Podněty z praxe ve výuce technických oborů: MOTOROVÁ PALIVA JAKO JEDNA Z PŘÍČIN PROVOZNÍCH PROBLÉMŮ MOTOROVÝCH VOZIDEL

Na Fakultě strojní Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava mají studenti příležitost získat zajímavé podněty, poznatky a informace o nových moderních technologiích a inovačních metodách. To vše je možné díky úzké spolupráci s odborníky z praxe v rámci projektu CZ.1.07/2.4.00/12.003 „Kooperační síť pro strojní inženýrství“, na který získala fakulta finanční prostředky z Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. K jeho hlavním cílům patří výměna zkušeností, sdílení znalostí a přenos informací z praxe do výuky, což chápeme jako jednu z možností, jak lépe připravit studenty pro jejich budoucí povolání. Spolupráce prochází několika stupni. Jsou to vzájemné návštěvy, odborné přednášky a diskuse, exkurze, nabídka témat pro bakalářské a diplomové práce, nabídka stáží a podobně, stejně jako spolupráce při publikování odborných článků. Příkladem této spolupráce může být následující řešená problematika.

MOTOROVÁ PALIVA A JEJICH VÝVOJ 
Třebaže se výrobci motorových vozidel v poslední době doslova předhánějí v nabídce automobilů využívajících tzv. alternativních paliv, jsou a také ještě po určitý čas patrně budou v našich podmínkách nejpoužívanějšími palivy automobilový benzin a motorová nafta.

Stejně, jako dochází k vývoji v oblasti spalovacích motorů, musí být prováděny inovace v oblasti motorových paliv tak, aby tyto vyhověly novým požadavkům, což se projevuje v úpravách příslušných norem. Pro automobilový benzin se dnes jedná o normu ČSN EN 228 a pro motorovou naftu ČSN EN 590.

Mimo tyto dva základní druhy motorových paliv se na trh protlačuje dále palivo E-85 a směsná motorová nafta ČSN 65 6508. Řada dopravních společností používá jako palivo také čistý metylester rostlinných olejů ČSN EN 14214 (ČSN 656507).

KVALITA MOTOROVÝCH PALIV 
Kvalita prodávaných paliv je dnes kontrolována Českou obchodní inspekcí (ČOI). Počty zjištěných nedostatků jsou pravidelně vyhodnocovány podle platných norem a konečně jsme se jako spotřebitelé dočkali toho, že jsou jména a adresy jednotlivých čerpacích stanic, které nesplňují jakost, zveřejňovány.

Podle údajů publikovaných v roce 2011 nesplnilo požadavky norem motorových paliv 4,4 % ze zkoušených vzorků. A jaké byly nejčastější nedostatky?

U benzinů se jedná především o konec destilace a zvýšený obsah etanolu, v případě motorové nafty pak již tradičně jde o nižší bod vzplanutí. U zahraničních dodávek se ještě můžeme setkat s přimícháním různých olejů, což ovlivní konec destilace a větší destilační zbytek. Celkově je však možno konstatovat, že prodej motorových paliv je vzhledem k objemu dodávek na dobré úrovni a uvedené závady v jakosti mají jen malý vliv na provoz vozidel. Důležité je také zjištění, že klasické čerpací stanice významných a tradičních dodavatelů mají velmi malý podíl na zjištěných nedostatcích.

ADITIVACE MOTOROVÝCH PALIV 
Současná paliva mají již od výrobců odpovídající množství přísad pro zlepšení svých základních vlastností. Prováděné úpravy všech druhů  motorových paliv musí splnit základní normy a vyhovět všem evropským státům z hlediska základních jakostních parametrů. Současně se výrobci paliv snaží o to, aby byly splněny nejen všechny požadavky výrobců vozidel, ale také zohledněny tlaky na ekologii provozu.

Přísad do paliv je dnes celá řada. Úprava přísadami se prováděla již při vzniku motorových paliv a první informace o jejich použití se objevily již okolo roku 1919. Sortiment se postupně rozšiřoval s tím, jak se zvyšoval výkon motorů, a stoupaly požadavky na zajištění bezporuchového provozu.

Mezi základní přísady využívané u automobilových benzínů patří:

• přísady pro úpravu – zvýšení oktanového čísla,
• antioxidanty, které zajišťují stabilitu paliva při skladování a dále zamezují tvorbě oxidačních zplodin, kdy výsledkem je zalepování funkční části motoru,
• detergenty jsou významnou složkou paliva a zajišťují čistotu celého palivového systému,
• antikorodanty se přidávají pro ochranu povrchu před agresivní vodou,
• přísady proti tzv. zatloukání ventilových sedel,
• přísady pro zlepšení mazací schopnosti,
• přísady proti zamrzání vody.

Pro motorovou naftu jsou významné zejména přísady pro zlepšení filtrovatelnosti paliva, zvyšovače cetanového čísla, přísady deemulgační, protipěnivostní, antioxidanty, detergenty, biocidy a další. U řady výrobců se setkáváme s barvením paliva, a to předně u nadstandardních motorových paliv, případně s prováděním další aditivace tak, aby bylo dosaženo nadstandardní jakosti, která by zajistila výrobci zvýšený prodej.

Dalším možným způsobem vylepšení vlastností paliva je jeho dodatečná doaditivace aplikací zvláštních přísad přímo do paliva v nádrži. Zde se však nabízí otázka, zda je toto nejlepší řešení. Je totiž známo, že provedená aditivace paliv je udělána tak, aby byla dodržena rovnováha jednotlivých přísad, a tím zajištěny jen ty nejvhodnější vlastnosti. Necitlivé vylepšení nevhodným doplněním přísad může narušit synergismus přísad v palivu a toto pak ztrácí některé ze svých vlastností, například oxidační stabilitu, projeví se větší korozivost, vypadání kalů, pryskyřic a podobně.

MOTOROVÁ PALIVA JAKO PŘÍČINA PORUCH MOTOROVÝCH VOZIDEL 
Největší problémy jsou v systémech motorových vozidel z pohledu paliv způsobovány nečistotami, vodou, zalepením palivových čističů vlivem polymerních úsad a parafínů. Bylo prokázáno, že při  zvýšených teplotách a delším skladování motorové nafty se vytvoří polární polymery, které tvoří nepropustnou vrstvu na jemném filtračním materiálu čističe (viz obr. 1). Výsledkem je následné omezení průchodnosti filtru, což ve svém důsledku je příčinou snížení výkonu motoru.

Daleko horší případ však nastane, když se filtrační vrstva úplně poruší a vlivem tlaku se všechny nečistoty uvolní do palivového systému a pak doputují až do vlastních vstřikovačů. Zde nečistoty způsobují značné opotřebení, případně až havárii těchto velmi složitých, přesných a finančně nákladných systémů. Příklady zjištěných nečistot v motorovém palivu (naftě) jsou na obr. 2.

Zejména v zimních měsících se můžeme setkat s dalším problémem, jehož základem je letní nebo přechodová nafta v nádrži motorového vozidla a dále v palivovém systému již znečištěný filtr. Na filtrační ploše se vlivem nízkých teplot usazují jemné parafíny, které postupně zalepí celý filtr a ten se stane zcela neprůchodným (obr. 3). To samozřejmě způsobí, že se další palivo nedostane do motoru a vozidlo se úplně zastaví. Nápravou v tomto případě není dodatečné použití přísady do paliva, ale jednoznačně musí dojít k výměně filtru a nevhodného paliva.

V poslední době se u některých benzinových motorů setkáváme s novým problémem. U řady čerpacích stanic se dnes objevuje stále více benzínu E-85. Toto palivo obsahuje 70 až 80 % etanolu a je tudíž určeno výhradně pro motorová vozidla, která jsou pro jeho použití uzpůsobena. Do klasického vozidla se toto palivo používat nesmí, protože obsahuje již zmiňovaný etanol, tedy hodně kyslíku. Je to v podstatě chudá směs a vozidlo, pokud není tomuto přizpůsobeno, ji neumí dobře spalovat. Mimo jiné dochází k jinému rytmu spálení, což vede k propálení pístu, nánosu karbonu a zapečení pístních kroužků (obr. 4). Nevhodný tlak par pak způsobí, že automobil bude špatně startovat.

Dalším negativním jevem je chování paliva s etanolem k různým konstrukčním materiálům, kdy dochází k napadání různých pryžových hadiček, plastických materiálů a také k reakci s barevnými kovy. Díky nižší výhřevnosti tohoto paliva dochází navíc ke zvýšení spotřeby. Nezanedbatelná je také skutečnost, že se při této změně paliva z etanolu uvolňuje voda, která ohrožuje celý palivový systém.

Z výše uvedených důvodů se výrobci automobilů volnému přechodu na toto palivo, včetně jeho směsi s klasickým benzinem, brání a případné reklamace, u kterých je podezření na použití těchto paliv, neuznávají.

ZÁVĚR 
Pro zajištění bezporuchového celoročního provozu motorového vozidla je nutné věnovat potřebnou pozornost jak palivu, tak celému palivovému systému.

Palivo je třeba čerpat u standardních, chcete-li klasických a ověřených čerpacích stanic, kde je vyšší předpoklad dodržování všech jakostních parametrů. Je důležité neprovádět žádné experimenty s mícháním různých paliv. Současně je nutné věnovat pozornost filtraci paliva a vzduchu. Včas vyměnit palivové čističe je důležité zvláště u dieselových motorů před zimní sezonou.

Vzhledem k tomu, že palivové nádrže dnes nejde samostatně čistit, je výhodné doplňovat velké množství paliva, což způsobí naředění nečistot a vody v nádrži. Jen kombinace správného maziva, vhodného paliva a dobře ošetřeného palivového systému zajistí celoroční bezproblémový provoz námi provozovaného vozidla.

Podrobné informace k projektu naleznete ZDE. 

Autoři

• Marek Vladislav
• Ing. Hrabec Ladislav Ph.D.