Jeśli maszyna spala zbyt dużo lub zbyt mało paliwa, musisz szybko znaleźć przyczyny i podjąć działania korygujące. Mówię o przyczynach w liczbie mnogiej, bo prawie zawsze jest ich kilka. Znajdziesz je łatwiej, gdy będziesz pamiętał, że zużycie paliwa wyrażone w litrach na jednostkę produkcji wykonanej przez maszynę zależy od następujących czynników:

•    marka i model maszyny,

•    parametry paliwa,

•    warunki atmosferyczne,

•    dobór maszyny do zadania,

•    organizacja placu budowy,

•    jakość i stopień zużycia narzędzi roboczych,

•    stan techniczny maszyny,

•    dobór i sposób eksploatacji ogumienia/podwozia gąsienicowego,

•    sposób ustalania ilości zużytego paliwa,

•    umiejętności operatora,

•    motywacja operatora.

W artykule Jak zmarnować więcej paliwa, który ukazał się w numerze 2/2019 magazynu „Surowce i Maszyny Budowlane”, przedstawiłem wpływ marki i modelu maszyny na wielkość zużycia oleju napędowego. Teraz omówię kolejne czynniki wymienione na liście.

Parametry paliwa

Minimum wymagań dla oleju napędowego jest określone w normie PN-EN590. Dodatkowo producenci aparatury paliwowej nowszych silników (z common rail) oczekują, że paliwo będzie spełniało również wymagania zapisane w dokumencie Fuel Requirements for Diesel Injection System z 2012 roku oraz wytyczne Światowej Karty Paliw dla oleju napędowego kategorii czwartej. W przeciwnym przypadku nie gwarantują, że zostanie osiągnięta planowana trwałość aparatury i deklarowana emisja zanieczyszczeń spalin.

Różni eksperci szacują, że nawet kilkanaście procent paliwa na rynku może pochodzić ze źródeł niezapewniających odpowiedniej jakości. Takie paliwo jest zwykle tańsze, a źródłem niskiej ceny może być na przykład dolanie do normalnego oleju napędowego różnych tańszych płynów.

Na paliwo o niezbyt jasnym pochodzeniu nie dostajesz wiarygodnego certyfikatu zgodności z PN -EN590. Może ono zawierać na przykład 30 razy więcej siarki niż dopuszcza norma. Oprócz szkód wyrządzonych układowi paliwowemu, silnikowi i środowisku (oraz oczywiście finansom państwa) takie paliwo ma niższą wartość opałową. To powoduje niższą moc silnika, więc trzeba zużyć więcej paliwa, aby wykonać tę samą pracę.

Paliwo niezgodne z normą może mieć dużo niższą liczbę cetanową (LC). O ile normalny olej napędowy ma LC co najmniej 51, to na przykład olej opałowy – około 20. Liczba cetanowa określa zwłokę zapłonu, czyli czas od chwili wtryśnięcia paliwa do chwili jego samozapłonu w komorze spalania. Producent silnika ustala optymalną chwilę wtrysku, uwzględniając szereg parametrów, w tym zużycie paliwa. Jeśli rzeczywista liczba cetanowa jest niższa niż założona, spalanie nie jest efektywne, bo przebiega w rosnącej objętości nad tłokiem sunącym w dół (oddalającym się od głowicy). Silnik ma mniejszą moc.

Warto pamiętać, że zakup paliwa o wyższej niż standardowa liczbie cetanowej nie musi spowodować obniżenia zużycia paliwa, jeśli nie zostanie zmieniona chwila wtrysku.

Jak wiadomo, aby silnik wytwarzał deklarowaną moc, w określonym czasie przez wtryskiwacz musi wypłynąć do komory spalania wymagana ilość paliwa. Jeśli będzie go mniej, silnik musi pracować dłużej, żeby maszyna wykonała tę samą pracę. Wprawdzie teoretycznie zużyje do tego tyle samo energii, czyli paliwa, ale przecież zapłaciłeś za maszynę o wyższej wydajności.

Co powoduje, że paliwa dopływa coraz mniej do komory spalania?

Przyczyną jest negatywny wpływ zanieczyszczeń na aparaturę paliwową. Paliwo z niepewnego źródła może zawierać znacznie więcej zanieczyszczeń mechanicznych, niż paliwo zgodne z normą. PN-EN590 dopuszcza do 24 miligramów zanieczyszczeń stałych w każdym kilogramie oleju napędowego wyprodukowanego w rafinerii, czyli do 20 gramów w każdym tysiącu litrów. To paliwo podczas kilkakrotnego przelewania do cystern, do zbiornika stacji paliw i w końcu do zbiornika maszyny, oraz w czasie magazynowania, styka się z zanieczyszczonym powietrzem. Jest w nim tym większa liczba cząstek stałych, najczęściej pyłów krzemionki, im bliżej jesteśmy miejsca pracy maszyny.

Oprócz tego, podczas przebywania w metalowych skorodowanych zbiornikach, do paliwa dostają się szkodliwe tlenki żelaza. Liczba wchłoniętych dodatkowych cząstek stałych jest wtedy kilkakrotnie większa niż liczba zanieczyszczeń pozostawionych w paliwie podczas produkcji.

W układzie paliwowym są filtry, które powinny wyłapać zanieczyszczenia i wodę. Dla układów zasilania silników najbardziej szkodliwe są twarde cząstki o wymiarach większych od luzu roboczego par trących (tłoczek-cylinderek), czyli powyżej kilku mikrometrów. Jakość filtra jest tym wyższa, im mniejsze cząstki zanieczyszczeń są zatrzymywane i im więcej może filtr ich wchłonąć przed zatkaniem.

Filtr paliwa jest dobrej jakości, jeśli zatrzymuje ponad 95% cząstek o wielkości 3-5 mikrometrów do chwili osiągnięcia dopuszczalnego oporu przepływu. To oznacza, że zawsze przedostaje się przez tę zaporę kilka procent szkodliwych cząstek. A filtr niskiej jakości zatrzymuje ich nawet mniej niż 80%. Filtr nie zjada szkodliwych cząstek, tylko magazynuje je w porach materiału, z którego jest wykonany. Stopniowo zwiększa się więc opór przepływu paliwa, a to może spowodować zmniejszenie mocy silnika. Efekt podobny do zanieczyszczenia filtra wystąpi również w zimie, gdy z jakiegoś powodu w zbiorniku maszyny znajdzie się letni olej napędowy. Temperatura blokady zimnego filtra przez wytrącającą się z takiego oleju parafinę wynosi 0°C (dla standardowego oleju zimowego to -20°C).

Zanieczyszczenia przepuszczone przez filtr przyspieszają zużycie powierzchni trących pompy paliwa, a to obniża jej wydajność i ciśnienie. Zużywają się również powierzchnie uszczelniające wtryskiwacza, więc dawki paliwa są mniejsze i gorzej rozpylone. Silnik ma niższą moc. Ten spadek mocy jest jednak trudno dostrzegalny, bo następuje w sposób ciągły. W paliwie jest również woda. Zgodnie z normą nie powinno być jej więcej niż 160 gramów w jednym tysiącu litrów paliwa opuszczającego rafinerię. Potem ilość wody w paliwie zwiększa się, bo para wodna znajduje się w powietrzu, a każdy litr zużytego paliwa jest zastępowany w zbiorniku samochodu (i zbiorniku
stacji paliw) taką samą ilością wilgotnego powietrza. Para wodna skrapla się na ściankach, gdy zmienia się temperatura i zbiornik „oddycha”. Wzrost ilości wody w zbiorniku można ograniczyć przez częste uzupełnianie paliwa (tankowanie „pod korek”) i używanie dobrych filtrów, które jednak zatrzymują tylko około 93% wody. Dlaczego woda jest szkodliwa? Bo przyspiesza zużycie precyzyjnych elementów układu paliwowego w wyniku korozji i niskich własności smarnych. W rezultacie silnik ma mniejszą moc.

Podczas spalania oleju napędowego i jego zanieczyszczeń (ale też i dodatków podwyższających liczbę cetanową, myjących, inhibitorów korozji, depresantów itp.) powstają węglowodorowe osady (koks) na końcówce wtryskiwacza. Koks zmniejsza średnice otworów, przez które paliwo jest wtryskiwane do komory spalania. A w układach common rail te otworki mają średnice często mniejsze niż 0,15 milimetra. Ponieważ ilość paliwa wtryśniętego w danym czasie zależy od ciśnienia i wymiarów otworu, moc silnika obniża się.

Warunki atmosferyczne

Nie masz wpływu na pogodę, ale musisz uwzględniać warunki atmosferyczne, szukając przyczyn wyższego niż oczekiwane zużycia paliwa. Na przykład:

•    zamarznięty grunt utrudnia jego odspajanie. Napełnianie łyżki trwa więc dłużej i obniża wydajność maszyny;

•    urabianie zamarzniętego gruntu wymaga znacznie więcej energii, a ta pochodzi tylko z paliwa. Sprawdź, czy nie opłaci się zastosować jakiejś techniki odmrażania gruntu;

•    mokry gliniasty materiał nie wysypuje się łatwo z łyżki, zmniejszając wydajność;

•    rozgrzewanie gęstych olejów w zespołach maszyny trwa znacznie dłużej w niskich temperaturach, a gęsty olej, to niższa sprawność mechanizmów, czyli większe zużycie paliwa.

Niska temperatura otoczenia może być przyczyną obniżenia zużycia paliwa na motogodzinę (ale nie na jednostkę produkcji!). Tak się dzieje na przykład, gdy pod koparkę lub ładowarkę podjeżdża zbyt mało wozideł. Jeśli operator w oczekiwaniu na kolejny pojazd wyłącza silnik, temperatura płynu w układzie chłodzenia obniża się. Operatorowi najzwyczajniej w świecie robi się zimno. Co więc robi? Nie wyłącza silnika. Średnie zużycie oleju napędowego na każdą wykazaną motogodzinę obniża się. Niestety, wydajność w czasie oczekiwania na biegu jałowym wynosi zero, a więc efektywność wykorzystania paliwa jest gorsza. Opłacalnym rozwiązaniem może okazać się zainstalowanie nagrzewnicy kabiny operatora, niezależnej od układu chłodzenia silnika.
 

Cały artykuł został opublikowany w nr 3/2019 magazynu Surowce i Maszyny Budowlane.