Про прогорание клапанов при работе бензинового двигателя на газе.

[alex---1967]

Всем здравствуйте!

Сначала предистория.

На автомобиле проседают седла выпускных клапанов.
Двигатель работает на сжиженном газе.
Установлено газобаллонноое оборудование 4-го поколения Digitronic Maxi2.
Двигатель ВАЗ-21114 Евро3 (каталитический нейтрализатор, два датчика кислорода).
Вот надумал заменить сёдла клапанов, купил комплект новых седел, якобы металлокерамических.
Купил тут:
http://sv-parts.ru/catalog/golovka-blok ... -komplekt/

Отдавал образец на анализ, результаты:

Mo 1,5
Cu 0,83
Ni 0,55
Fe 94,6
Mn 0,78
Cr 1,21
V 0,08
Ti 0,08


При пробеге 100 т.км. занимался ремонтом ГБЦ - замена двух седел выпускных клапанов, притирка клапанов.
Специально поменял только два сильно изношенных седла(просели на 1 и 1,5мм), чтобы сравнить ...
Обращаю внимание - клапана не сильно поношены, изношены только седла клапанов...
Когда снимал головку - поставил уменьшенную прокладку для повышения степени сжатия.
Вариатор угла опережения зажигания для газа тоже стоит, стандартное значение +9 градусов при работе на газе...

Недавно, при пробеге 107 тыс. км, проверил зазоры - клапана все также продолжают проседать - за 7 тыс. просели на 0,05...0,1мм.
Что вновь установленные металлокерамические, что старые заводские - практически одинаково...


Собственно, проблема это известная, давно известная...
Но вот причины...
Собственно, распространенные мнения такие:
1. Температура горения газа выше, чем бензина.
2. Газ горит дольше, чем бензин
3. Газ сгорает полностью, не оставляя никаких несгоревших остатков,
которые являются твердой смазкой между седлом клапана и клапаном.
4. Неправильная настройка газового оборудования, приготовляется обедненная смесь,
которая гораздо дольше горит.
5. Неправильная настройка газового оборудования, приготовляется обедненная смесь,
которая "прожигает" клапана из-за повышенного содержания кислорода.

И контраргументы против этих доводов тоже давно озвучены:
https://www.drive2.ru/c/2941684/
, вкратце по вышеуказанным пунктам:
1. Бред, температура горения газа даже ниже, чем бензина.
2. Неактуально, при нормальных настройка, тем более у меня увеличена СЖ и установлен вариатор УОЗ.
3. Неактуально, при микросварке поверхностей клапана и седла происходил бы износ и седла и клапана примерно одинаково.
4 и 5. Однозначно неактуально, подключая диагностическое оборудование, я наблюдаю показания датчика кислорода и вижу, что смесь в норме.


Собственно, что мне представляется возможным - возможно разница в том, что в газ, в отличие от бензина,
специально добавляют одорант, который , вроде бы, представляет собой химическое соединение с содержанием серы.
При сгорании топливной смеси образуется оксиды серы, которые вместе с образующимися при сгорании парами воды дают серную и/или сернистую кислоту,
которая и приводит к повышенному износу именно седел клапанов. Как показывает практика и чугунные и металлокерамические седла хорошо ржавеют,
а клапаны изготовлены и жаропрочной стали и гораздо лучше противостоят коррозии.

Да, я знаю, что бензин тоже содержит серу... Но, может быть, в современных бензинах серы достаточно мало?
Или, может быть, сера там в каких-либо более устойчивых соединениях?


Теперь, собственно, два вопроса к собственно химикам:
1. Возможно такое с теоретической точки зрения? Ничего я не упустил?

2. Как бы это можно проверить на практике?
Мне представляется такой экперемент:
Берем две одинаковые чистые бутылочки, наполняем одинаковым количеством дистиллированной воды, надеваем на выхлопную трубу шланг,
опускаем в одну бутылочку, переключаем двигатель на бензин, заводим, даем поработать , скажем 15 минут, выхлопные газы проходят через воду и
кислота остается в воде. Тоже самое проделываем с другой ёмкостью, только переключаем двигатель на газ. Дальше сравнительный анализ
содержимого этих двух ёмкостей. Какой именно анализ - вот это я бы и хотел узнать у профессионалов здесь...

[serg1]

Да, в современных бензинах серы практически нет (единицы ppm), а в газе есть и намного больше, в виде меркаптанов.
Собственно это можно определить без приборов, просто носом.
Поймать оксиды серы на выхлопе можно раствором соли бария ( хлоридом или нитратом) и даже померить.
Только во многоем знании многия печали
Подтвердите Вы этот вывод, и что с ним делать? Газа без меркаптанов вам все равно не нальют.

[chemigor]

5. Неправильная настройка газового оборудования, приготовляется обедненная смесь,
которая "прожигает" клапана из-за повышенного содержания кислорода.
...
При сгорании топливной смеси образуется оксиды серы, которые вместе с образующимися при сгорании парами воды дают серную и/или сернистую кислоту,
которая и приводит к повышенному износу именно седел клапанов.

когда-то лет двадцать назад у меня была восьмидесятка и я с дури поставил газовое оборудование, так как 1.2 Евро за литр меня тогда немного напрягало. Причем поставил в то время топовое оборудование от Бигаза с электронным впрыском.

Я помню, как сам писал прошивку и настраивал трехмерную таблицу впрыска, чтоб смесь была правильной, после того, как отсудил у сервисмена стоимость установки, а в качестве компенсации забрал лицензионный настроечный софт и необходимые программаторы.

Потом уже от нашей фирмы у нас был контракт с Бигазом, и мы все настраивали профессионально, но все равно это было сделать серьезно сложнее, чем для бензина - так как смесь менялась от заправки к заправки и надо было очень шустро успевать перенастроиться. Для газа - это было сделать сложно, так как надо было даже температуру воздуха и температуру магистрали учитывать, так как даже самый супер-пупер редуктор давал неустойчивые параметры на выходе.

А потом через примерно 100ткм у меня сдохли кольца... Это на ауди-то! То есть я на другой Ауди я ее поменял после пробега 350ткм только из-за того, что типа пора поменять было, хотя немецкий ТюФ она на раз проходила.

Я к чему это все... без претензии на истину, да и Вы вроде проверяли...

Да, и серная кислота образуется, и наверное ее можно количественно померить вы выхлопе, но ведь режим-то там совсем другой, и, если у Вас нет 100% уверенности, что впрыск надежно всегда дает ту смесь, что надо, я б по поводу серной кислоты и не думал бы.

[ximi]

специально добавляют одорант, который , вроде бы, представляет собой химическое соединение с содержанием серы.

Одоранта там мизер. 0.00000001%

[Авас Петяев]

Меркаптаны в газе тут совершенно не при чем. Разница в сгорании бензина и газа проявляется в том, что при сгорании бензина образуются нано частицы сажи (светящееся пламя горения бензина обязано своим свечением этим частицам), которые служат твердой смазкой в паре трения клапан-седло. Потом сажа сгорает, но ее кратковременного существования хватает, чтобы уменьшить трение. При сгорании дизтоплива этой "смазки" еще больше, а вот газ, особенно метан, сгорает бесцветным пламенем, без образования нано частиц углерода, и никакой смазки при трении клапана о седло в этом случае нет.

Для обеспечения высокого ресурса седел при работе на газе уже недостаточно простого чугуна, прекрасно работающего в бензиновых двигателях. Здесь нужны материалы, специально приспособленные для сухого трения, например сплавы системы Ni(Co)-Cr-Mo, называемые tribaloy (T-400, T-800, T-900 и т.д.) или другие износостойкие и окалиностойкие материалы с мягкой матрицей, упрочненной твердыми частицыми. Фирма Kolbenschmidt впускает такие специальные металлокерамические седла с карбидом вольфрама в стальной матрице (HT+ Serie):
https://www.ms-motorservice.de/unsere-p ... aterialien

Те седла, что Вы купили - не имеют ничего общего с фирменными износостойкими седлами для газовых моторов. Судя по составу - это какая-то низколегированная сталь, которая и должна изнашиваться еще быстрее серого чугуна, так как не содержит смазывающего графита и не является окалиностойким материалом.

[ximi]

Вот надумал заменить сёдла клапанов, купил комплект новых седел, якобы металлокерамических.

Судя по составу никакого отношения к металлокерамике они не имеют.
Это сталь ... низколегированная.
Естественно она будет прогорать ...и относительно быстро.

Что бы долго ходили ... то должна быть жаропрочная и жаростойкая сталь.
А это достигается введением Cr 10-15% и выше. Si и Mo.
И вместо Ni ....Co.

Или спецматериалы типа керамики и пр.

[alex---1967]

ГОСТ Р 52087-2003 Газы углеводородные сжиженные топливные
... Массовая доля ... серы, %, не болеe 0,01%
Последние стандарты на бензин - сера не более 0,005%



Ooo! chemigor'у два раза "Ку"!
Да, газ разный бывает... Особенно при переходе летний - зимний и обратно...
Возможно и короткие переходные процессы ... не отследить...
Ну пытаюсь сейчас поточнее все продиагностировать - подготовил замерочный порт для внешнего независимого датчика давления,
вот только что, сегодня вечером поставил термопару ТХК в выпускной тракт, завтра проверю, как на самом деле меняется температура при работе на газе и при работе на бензине...


Kolbenschmidt продает, по сути , только заготовки. И еще каких-то производителей находил - тоже заготовки.
Не имея опыта/размеров/допусков/натягов не стал браться точить...
Особенно сбило столку их рекламное заявление, что седла при монтаже не требуют охлаждения ни жидким азотом ни сухим льдом...


Предположу все же, что это металлокерамика...Какая-то разновидность, может, конечно, изначально совсем не
предназначенная для использования в ДВС...
По химсоставу похоже на сталь типа 30ХН2МА, да, но материал хрупкий, легко крошится,(как закаленная сталь)
и в тоже время легко обрабатывается резанием (как вовсе не закаленная сталь, только стружка мелкая как у чугуна).

А собрать образцы для химанализа думаю - чистый силиконовый шланг на выхлопную - в ёмкость с холодной водой - сбор конденсата.

[marat]

Выгорание клапанов и сёдел на газе связано с высокой температурой сгорания и низкой теплоемкостью газовоздушной смеси.
Чтобы снизить негативный эффект в ГБО 4-го поколения есть возможность подмешивания бензина в смесь. Причем делать это в зависимости от обротов двигателя. Добавка 15 - 20% бензна почти полностью снимает негативный эффект до 3000 об/мин.
Из экзотических, но дешевых решений есть вариант добавки воды в воздушно-топливную смесь.

[ximi]

Выгорание клапанов и сёдел на газе связано с высокой температурой сгорания и низкой теплоемкостью газовоздушной смеси.

Ерунда. Температура сгорания такая же примерно.
И каким боком тут теплоемкость смеси ?

[marat]

Выгорание клапанов и сёдел на газе связано с высокой температурой сгорания и низкой теплоемкостью газовоздушной смеси.

Ерунда. Температура сгорания такая же примерно.
И каким боком тут теплоемкость смеси ?

Температура сгорания может быть и одинаковая, а температура в камере сгорания и выпускном коллекторе выше.

[ximi]

Температура сгорания может быть и одинаковая, а температура в камере сгорания и выпускном коллекторе выше.

Если это так то должно быть выше КПД ДВС ... но это не так.