Моющие присадки для автомобильных бензинов были впервые разработаны фирмой Шеврон в 1954 году, но их широкое распространение связано с проблемой загрязнения окружающей среды выхлопными газами автомобилей. Для снижения токсичности выбросов автомобильным транспортом проводятся работы в области совершенствования конструкции двигателей, применения новых видов топлив и пр. Многие изменения, вносимые в конструкцию с целью повышения мощности, снижения расхода топлива и токсичности выбросов усиливают тенденцию к образованию отложений на элементах двигателя. Образование отложений во впускной системе приводит к нарушению первоначальной регулировки двигателя и. как следствие, к увеличению расхода топлива, снижению мощности, возрастанию токсичности отработавших газов. Эффективным способом предотвращения образования отложений в топливной системе и сохранения заводских регулировок двигателя является применение моющих присадок.

С 01.01.2005 в европейских странах действуют нормы Евро IV на выбросы автотранспорта. Требования к эмиссии дополнены законодательно установленными требованиями к качеству топлив, провозглашенными Европейской директивой 98/70/ЕС. Кроме нормирования показателей, обеспечивающих экологические свойства топлив, важным аспектом директивы 98/70/ЕС является ужесточение требований к автомобильным двигателям. Теперь автомобиль должен оставаться «чистым» в течение всей жизни, а его экологические характеристики должны быть стабильными па протяжении пробега в 100000 км. Сохранение экологических характеристик автомобиля в процессе эксплуатации не возможно при работе на автомобильном бензине без применения специальных присадок, в частности моющих либо многофункциональных, так как существующие технологии производства автомобильных бензинов не позволяют обеспечить требуемый уровень эксплуатационных свойств по чистоте топливной системы. С учетом существующих различных толкований понятия «моющая присадка» следует отметить, что сегодня речь идет о многофункциональных пакетах присадок, содержащих в своем составе моющий компонент, ингибиторы коррозии, деэмульгатор, а также несущую жидкость на минеральной, синтетической или полусинтетической основе.

Очевидно, что все законодательные инициативы, жестко регламентирующие экологические показатели качества топлив, в итоге направлены на снижение токсичности транспортных средств и задача эта может решаться только в связке автомобиль-топливо». Чтобы уложиться в нормативы автомобилестроительные компании напрямую обращаются к производителям топлив и составляют спецификации на топлива. Рекомендации производителей техники к качеству моторных топлив и в частности автомобильных бензинов, изложены во «Всемирной топливной хартии» (WWFC), принятой в 1998 году. В августе 2005 года опубликована четвертая редакция WWFC. Помимо общих показателей качества автомобильного бензина WWFC устанавливает требования (таблица 1) к чистоте карбюратора, топливных форсунок (PFI), впускных клапанов (IVD) и камеры сгорания (CCD). Необходимо отметить, что YWVFC является документом, принятым мировыми производителями автомобилей, и приведенные в ней нормы носят рекомендательный характер.

Одной из первых стран, где обязательное добавление моющих присадок в автомобильные бензины закреплено законодательно, являются США. С января 1995 года в соответствии с «Законом о чистом воздухе» все автомобильные бензины, применяемые в США, должны содержать моющие присадки. Однако критерии оценки эффективности присадок были приняты Американским агентством по защите окружающей среды (ЕРА) только в августе 1997 года. Согласно требованиям ЕРА присадки, вводимые в бензины, должны быть сертифицированы. Испытания присадок при сертификации проводят в контрольном топливе. Нормы ЕРА по склонности бензинов с присадками к образованию отложений на впускном клапане и пропускной способности топливной форсунки в сравнении с рекомендациями WWFC приведены в Таблице 1.

Известно, что в США кроме общих норм ЕРА действуют требования Калифорнийского Совета по воздушным ресурсам (CARB) к качеству автомобильных бензинов, которые распространяются на регионы с повышенной концентрацией транспорта. По сравнению с общеамериканскими нормами Калифорнийский совет предъявляет более жесткие требования, как к качеству топлив, так и к эффективности моющих присадок (см. таблицу 1). Кроме нормирования IVO и PFI при испытаниях по правилам CARB оценивается также влияние присадки на склонность топлива к образованию нагара в камере сгорания (Combustion Chamber Deposits). Параметр CCD введен в связи с тем, что некоторые присадки, обладая хорошими моющими свойствами, приводят к увеличению нагара в камере сгорания двигателя.

Таблица 1. Требования американского законодательства и производителей техники к чистоте топливной системы

*показатели являются рекомендуемыми:
**нормы для первой/второй/третьей (четвертой) категорий топливных рынков.

Несмотря на то, что нынешние моющие свойства бензинов, вырабатываемых в США, отвечают требованиям ЕРА. Автомобилестроители призывают нефтепереработчиков к добровольному ужесточению стандартов. В 2004 году несколько крупных автомобилестроительных компаний выразили свою озабоченность по поводу низкого содержания моющих присадок в автомобильных бензинах. Новые требования, выработанные производителями автомобилей (BMW of Nord America, GMC, Honda и Toyota), введены в действие 3 мая 2004 года и получили название TOP TIER. Нормы контроля количества отложений TOP TIER представлены в таблице 1. Приведенные нормы превышают требования ЕРА и являются добровольными, однако к программе уже присоединились многие ведущие производители топлив. Согласно программе TOP TIER сертификации должны подвергаться все марки бензинов с присадкой во всех торговых зонах.

В европейских спецификациях на автомобильные бензины требования по обязательному добавлению в них моющих присадок отсутствуют. В то же время EN228 допускает добавление в автомобильные бензины присадок, улучшающих их эксплуатационные свойства, в том числе и моющих. Несмотря на отсутствие законодательного регулирования в Европе моющие и многофункциональные присадки широко применяются. Свыше 90% топлив, реализуемых в странах Европейского союза, содержат моющие присадки. Помимо стремления предоставить потребителю топливо, отвечающее экологическим и техническим требованиям, многие европейские производители используют моющие присадки для создания топливных брендов, которые позиционируются на рынке как топлива наивысшего качества. Примером может послужить бензин V-Power от компании Шелл, Ultimate компании Арал и др.

Таким образом, на сегодняшний день отсутствует единый подход к регламентации применения моющих присадок для топлив и каждый из регионов или отдельных стран выбирает свой путь. В США применение моющих присадок закреплено законодательно, при этом даже в пределах одной страны требования к эффективности присадок и методы ее оценки различны. Страны Евросоюза пошли по пути жесткой регламентации эмиссии выхлопных газов (Евро-нормы) и соблюдение этих норм без использования многофункциональных пакетов присадок практически не возможно. Технический комитет производителей присадок в Европе (АТС) не видит необходимости в законодательном нормировании применения топливных присадок, так как, по мнению АТС, законодательное регулирование по эффективности уступает рыночному. Опыт применения таких присадок в США показал, что при переходе на законодательное регулирование их содержание в бензине уменьшается по сравнению с оптимальным.

Если в европейской документации отсутствуют нормы, возникает вопрос, каким же образом определяются оптимальные концентрации моющих присадок. Дозировка присадки зависит от марки топлива и требуемого уровня свойств, который определяет фирма-производитель, исходя из маркетинговых соображений. После того, как этот уровень установлен, оптимальная концентрация присадки определяется путем сравнительных стендовых испытаний. Информация о пакете присадок и их концентрации, как правило, является «ноу-хау» производителей топлив. Согласно рекомендациям фирм производителей оптимальные концентрации присадок составляют 0.04-0.08%. Для сравнения отметим, что в американские бензины моющие присадки добавляются в концентрациях D.01-0,02%.

Российские спецификации на бензины, также как и европейские, допускают добавление в автомобильные бензины присадок, улучшающих их эксплуатационные свойства, в том числе и моющих, но их обязательное применение не закреплено законодательно.

Несмотря на всю важность применения моющих присадок, установление норм по склонности всех товарных бензинов к образованию отложений в двигателе в настоящее время не только преждевременно, но и не возможно. Это связано с глубокими различиями в качестве топлив, техническими особенностями двигателей, различными условиями эксплуатации. Кроме того, все методы, применяемые в мире при тестировании присадок, являются сравнительными, т.е. эффективность присадки оценивается в сравнении с базовым топливом.

Российские производители автомобильной техники с завидным упорством навязывают производителям топлив нормы, а вместе с ними и метод оценки склонности товарных бензинов к образованию отложений во впускной системе двигателя, базирующийся на карбюраторном двигателе автомобиля «Ока». Предлагаемый метод не имеет метрологической аттестации, не говоря о статистической обоснованности установленных норм. Даже АТС, располагая значительными возможностями и опытом в применении и испытаниях топливных присадок, считает возможным их законодательное нормирование только после решения вопросов стандартизации методов испытаний, статистической обоснованности устанавливаемых норм, подготовки и проверки сертификационных лабораторий.

Исследования в области разработки моющих присадок к автомобильным бензинам в России ведутся почти на протяжении тридцати лет. Имеется опыт применения отечественных моющих присадок Афен и Автомаг в составе автомобильных бензинов в ПО «НОРСИ». На протяжении последних 10 лет на разных уровнях (Москва, Татарстан) принимались решения о производстве бензинов с моющими присадками. Для осуществления этих решений был выполнен большой объем работ: разработаны ТУ на городские бензины для Москвы, проведены испытания и получены допуски к производству на бензины с присадками. Однако принятые решения гак и не были реализованы отчасти из-за отсутствия производства отечественных присадок, но в большей степени, на наш взгляд из-за отсутствия экономических стимулов. До последнего времени бензины с моющими присадками в России практически не вырабатывались, хотя ряд предприятий имеют допуски на их производство. Перечень моющих присадок допущенных к применению в российских автомобильных бензинах приведен в Таблице 2.

Известно, что сроки введения новых экологических требований к автомобильному парку России отстают от европейских на 4-6 лет, при этом качество вырабатываемых автомобильных бензинов значительно опережает технический уровень существующего отечественного автомобильного парка.

Таблица 2. Перечень моющих присадок, допущенных к применению в России

Обновление автопарка процесс долгий. И в этой ситуации, на наш взгляд, применение на российском автомобильном транспорте бензинов с моющими присадками позволит обеспечить существенное сокращение вредных выбросов в атмосферу и оздоровление экологической обстановки.

Особенно актуальны вопросы экологии для Москвы, как для любого мегаполиса с высокой концентрацией автотранспорта. Правительство Москвы принимает меры, направленные на оздоровление экологической обстановки. Одной из таких мер является принятие постановления Правительства Москвы № 952-ПП от 28 декабря 2004 г. в соответствие, с которым, все высокооктановые автомобильные бензины, реализуемые в городе, с 1 января 2006 года должны содержать моющие присадки. Подбор моющих присадок и выбор их оптимальных концентрации производится на стадии постановки бензина на производство. Информация о наличии моющей присадки должна содержаться в паспорте согласно техническому заключению (допуску) на конкретную марку бензина.

Надо отметить, что в последние годы ВНИИ НП проводит активную политику, направленную на организацию производства бензинов с моющими присадками на российских НПЗ. В 2004 году разработан стендовый метод оценки склонности бензинов и бензинов с присадками к образованию отложений в карбюраторе, на впускных клапанах и камере сгорания (СТО АНН 40488460-001-2004). Испытания по этому методу проводятся на полноразмерном двигателе ВАЗ-2101 в сравнении с исходным бензином, длительность испытаний составляет 12 часов (два шестичасовых цикла с перерывом 18 часов). Условия испытаний и принятые критерии оценки обеспечивают четкое выявление эффекта от введения моющей присадки.

С целью организации производства современных конкурентно способных моторных топлив ВНИИ НП разработаны рекомендации по получению автомобильных бензинов с моющими присадками для ряда нефтеперерабатывающих предприятий. Проведены квалификационные испытания автомобильных бензинов Регуляр Евро-92/4, Премиум Евро-95/4 и Супер Евро-98/4 Куйбышевского НПЗ с присадками Кегориг 3458 N, HITEC 6430 и отечественной АлькорАВТО, бензинов Регуляр Евро-92/4, Премиум Евро-95/4 Рязанской НПК и Премиум Евро-95/4 Киришинефтеоргсинтез с присадкой Кегориг 3430 N, бензинов Премиум-95 и Супер-98 Ангарской НХК с присадкой Кегориг 3458 N. Для улучшения моющих свойств в бензин Регуляр Евро-92 Ново-Уфимского НПЗ рекомендовано добавлять отечественную моющую присадку «АлькорАВТО», а в бензины Регуляр Евро-92 и Премиум Евро-95 Новокуйбышевского НПЗ наряду с присадкой «АлькорА8ТО» рекомендована присадка Кегориг 3430 N. 

Влияние моющих присадок на склонность бензинов к образованию отложений в карбюраторе на впускных клапанах и камере сгорания иллюстрируется результатами стендовых испытаний, приведенными в таблице 3. Результаты испытаний, представленные в Таблице 3. подтверждают высокую эффективность присадок Кегориг 3430 N. Кегориг 3458 N, HITEC 6430 и АлькорАВТО поддерживать чистоту карбюратора и впускных клапанов, в тоже время их добавление в бензины приводит к увеличению количества нагара 8 камере сгорания двигателя. Необходимо отметить, что все современные моющие присадки представляют собой высокомолекулярные соединения в композиции с маслом-носителем и, обладая хорошими моющими свойствами, приводят к возрастанию нагара в камере сгорания. Как видно из таблицы 3. для всех испытанных бензинов с присадками величина нагара в камере сгорания не превышает 140% по отношению к базовым бензинам, что соответствует рекомендациям WWFC.

Кроме высокой функциональной эффективности присадки должны удовлетворять требованиям, определяющим возможность их введения в бензин и его применения в условиях эксплуатации. Присадка не должна ухудшать физико-химические и эксплуатационные свойства бензина, быть полностью совместимой с другими присадками. Квалификационные испытания опытных образцов показали, что добавление присадок Кегориг 3430 N, Кегориг 3458 N. HITEC 6430 и АлькорАВТО не оказывает отрицательного влияния на физико-химические и эксплуатационные свойства бензинов с присадками, а их качество полностью соответствует требованиям НТД и комплекса методов квалификационной оценки.

На основании проведенных исследований и испытаний бензины производства Рязанской НПК, Куйбышевского, Новокуйбышевского, Ново-Уфимского нефтеперерабатывающих заводов. Ангарской НХК и Киришинефтеоргсинтез с зарубежными присадками Кегориг 3430 N. Кегориг 3458 N. HITEC 6430 и отечественной АлькорАВТО рекомендованы к производству и применению на автомобильной технике.

Таким образом, на сегодняшний день в России имеется необходимая нормативно-техническая и технологическая база, позволяющая обеспечить выпуск товарных автомобильных бензинов с моющими присадками, соответствующих современным европейским требованиям. В то же время производство таких топлив сопряжено со значительными затратами и для обеспечения автотранспорта особенно крупных мегаполисов экологически чистыми топливами необходима разработка экономических мер. Стимулирующих их производство.

Таблица 3. Результаты стендовых испытаний бензинов с моющими присадками

* За 10 баллов принята чистота нового карбюратора.

Е.А.Никитина, В.Е.Емельянов,
A.M. Бакалейник, В.М. Манаенков
Всероссийский научно-исследовательский институт
по переработке нефти (ВНИИ НП)