Do ...! Omylem jsem natankoval-a benzin!

      Vážným poškozením palivové soustavy vznětového motoru jsou ohroženi všichni majitelé osobních vozidel a lehkých dodávek s rotačním palivovým čerpadlem, kterým je v současnosti vybavena absolutní většina automobilů vyráběná od roku 1997. Přitom vůbec nezáleží na tom zda jde o rotační vysokotlaké čerpadlo s rozdělovačem (např. klasické VP44) nebo moderní rotační čerpadlo systému Common rail. O něco lépe jsou na tom majitelé aut vybavených systémem čerpadlo-tryska v podobě sdružené vstřikovací jednotky označované také německou zkratkou PDE - Pumpe Düse Einheit nebo anglickým akronymem EUI - Electronic Unit Injector. Systémy sdružené vstřikovací jednotky PDE / EUI (typické pro vozidla např. koncernu VW-obrázek vpravo) jsou díky svému konstrukčnímu provedení vycházejícímu z klasického principu řadových vstřikovacích čerpadel odolnější před poškozením benzínem. No jejich Achylovov patou stále zůstává řídící ventil a vstřikovací tryska, které si s benzinem nijak zvlášť dobře "nerozumějí".

     V praxi se vyskytují dva případy nechtěného natankování benzinu. Prvním je natankování benzinu do téměř prázdné nádrže a druhým je dotankování benzinu do částečně naplněné palivové nádrže s obsahem nafty. První případ prakticky znemožňuje jakykoli provoz vznětového motoru a vždy vyžaduje vyprázdnění nádrže, případně propláchnutí palivové soustavy, výměnu palivových filtrů a dotankování správného paliva. To vše za podmínky, že motorista přišel na problém včas a místo aby se pokoušel automobilem odejít, nechal se z čerpací stanice odtáhnout do nejbližšího servisu. Více škody si způsobí majitelé, kteří nastartují a díky naftě v palivovém filtru projdou s autem několik kilometrů. Po jejím vyčerpání dojde k zadření palivového čerpadla často spojené s ustřižením pera rozvodového kola nebo dokonce ukroucením celé hnací hřídele čerpadla!
 

Složitějším je druhý způsob kontaminace nafty benzinem, když dojde k částečnému smíchání obou paliv v různých poměrech. V závislosti na podílu benzínu v palivu můžeme za určitých podmínek odejít s vozidlem, aniž bychom poškodili čerpadlo či vstřikovače. Základní podmínkou je přijít na náš omyl co nejdříve a přerušit tankování benzínu včas. Pokud množství benzínu v palivové směsi s naftou nepřekročí 20% pro moderní auta vyrobená po roce 2000 a až 25% pro vozidla vyrobená před uvedeným datem, čili např. 12 až 15 l benzinu v plné 60-litrové palivové nádrži, lze situaci núdzovo řešit okamžitým zakoupením a aplikováním vhodného palivového aditiva s výrazným mazacím účinkem a zvyšovačem cetanového čísla přímo na čerpací stanici. Pomohou i multifunkčné přípravky v dostatočné koncentraci. Dávka aplikovaného aditiva však musí tři až pětkrát překročit dávku doporučenou výrobcem pro jednu palivovou nádrž. Pozor na povahu výrobku! Je třeba ujistit se, že příslušné aditivum je určeno pro vznětové motory a opravdu zvyšuje mazivost a cetanové číslo a nejde ve skutečnosti jen o "čistič" s detergentním účinkem nebo depresant pro úpravu pouze zimní vlastnosti nafty. Proto je třeba skutečně pečlivě číst etiketu aditiva! Po aplikování aditiva doplníme nádrž naftou a po jízde cca 200-300 km rozvážným způsobem bez zbytečného vytáčení motoru do vysokých otáček, je vhodné opět dotankovat doplna naftu a optimalizovat tak složení "nešťastné" palivové směsi. V žádném případě se nedoporučuje řešit situaci přidáváním motorového oleje typu 2T určeného jako mazivo do benzinu pro dvoudobé motory! Aplikování jakéhokoliv motorového oleje do nafty vede k nedokonalému spalování se zvýšenou tvorbou sazí a popela. To má za následek urychlené zanášení spalovacího prostoru, vstřikovacích trysek, katalyzátoru s možností jeho zničení, filtru pevných částic, ale i motorového oleje a při přeplňovaných motorech s ventilem EGR (Exhaust Gas Recirculation- ventil recirkulace výfukových plynů) i zanášení sacího potrubí i ventilů. Samozřejmostí je pokles výkonu motoru v důsledku nedokonalého spalování částic oleje a snížení hodnoty cetanového čísla nafty s negativním dopadem na průtah vznícení.

 

      Nepříznivý dopad přítomnosti benzinu v palivu pro vznětové motory spočívá v několika problémech. Mezi ty nejvýznamnější lze zařadit:

- snížení bodu vzplanutí nafty
- pokles mazací schopnosti nafty
- degradaci cetanového čísla paliva
- vytvoření podmínek pro nadměrné kavitační opotřebení

Snížení bodu vzplanutí nafty má za následek pokles požární bezpečnosti důležité při manipulaci, skladování, přečerpávání a přepravě paliva či dokonce havárii vozu. Bod vzplanutí představuje teplotu, při které se nad hladinou kapalného paliva při normálním atmosférickém tlaku vytvoří taková koncentrace par paliva se vzduchem, že po přiblížení plamene vzplane. Norma ČSN EN 590 stanoví její hodnotu na minimálně 55 °C, což za normálních okolností řadí naftu mezi hořlaviny III. třídy nebezpečnosti. V reálné praxi tato hodnota běžně dosahuje příznivé úrovně 60 až 75 °C. Pro srovnání: bod vzplanutí benzinu jako hořlaviny I. třídy je pod -30 °C, zatímco u esterů mastných kyselin ("bionafty") minimálně 120 °C (hořlavina IV. třídy). Kontaminace nafty benzínem již při koncentraci kolem 1% však dramaticky sníží bod vzplanutí nafty pod povolenou hranici. V závislosti na druhu benzinu a počáteční hodnoty vzplanutí nafty klesne její hodnota na cca 40 °C případně i níže. Z kontaminovaného paliva se tak stává hořlavina II. třídy. V této souvislosti je dobré vědět, že přebytečná část objemu nafty vracející se bez využití z vysokotlakého čerpadla, rampy CR a vstřikovačů zpět do nádrže má běžně teplotu 40 až 65 °C. U opotřebovaných nebo poškozených vstřikovačů teplota vracejícího se paliva může dosáhnout úrovně 80 °C či dokonce až 110 °C! Znamená to, že po delší jízdě vozidlem se v palivové nádrži vytvoří dostatek par kontaminovaného paliva s možností vznícení! Zvýšené riziko z toho plynoucí není v žádném případě podceňovat.
Jako rychlá a velmi citlivá zkouška na přítomnost benzinu v palivu je často využívána zkouška bodu vzplanutí paliva.

Pokles mazací schopnosti nafty je přirozeným důsledkem její kontaminace lehce odpařitelnými uhlovodíky benzinu s menší viskozitou a s nedostatečným obsahem mazacích přísad pro potřeby vznětové palivové soustavy. Odmašťovací schopnost benzínu je známá již celá desetiletí. Ještě i dnes se setkáváme s případy odmašťování součástek technickým, ale i motorovým benzinem. Příkladem nedostatečné mazací schopnosti benzinu je i potřeba jeho míchání s motorovým olejem typu 2T pro mazání dvoutaktních motorů. Snížení schopnosti nafty mazat v důsledku kontaminace benzínem, má fatální následky zejména pro palivové systémy moderních vozidel vyrobených po roce 1997. Extrémně vstřikovací tlaky 135 až 200 MPa ojediněle až 250 MPa (!) v palivových soustavách zejména osobních vozidel jsou totiž vytvářeny rotačními vysokotlakými čerpadly s mimořádně přesně opracovanými plochami s minimálními vůlemi. Přitom, konstrukce rotačních čerpadel se kromě množství různých konstrukčních a provozních odlišností, vyznačuje jednou skutečně zásadní změnou oproti klasickým řadovým čerpadlům: "rotačky "nejsou mazány žádným olejem, ale samotným palivem-naftou! Mazací schopnosti nafty tedy ovlivňují životnost rotačních čerpadel podstatně dramatičtěji než je tomu u řadových čerpadlech.  Případné zadírání rotačního čerpadla v důsledku nedostatečného mazání je vždy spojeno s tvorbou mechanických otěrové částic, které poškodí nejen samotné čerpadlo, ale dříve či později zcela zničí vstřikovače!! Navíc v samotných vstřikovačů dochází k zadírání mechanických pohyblivých dílů a tvorbě ocelových pilin. Dalším neméně důležitým faktem jsou otáčky rotačních vysokotlakých čerpadel. Zatímco maximální otáčky klasických řadových čerpadel zpravidla nepřekračují cca 1 300 min^-1 (výjimečně 1 740 min^-1), nejvyšší otáčky dnešních rotačních čerpadel systému Common rail dosahují v závislosti na použitém převodu mezi čerpadlem a motorem až 5 000 min^-1! Selhání mazání při tak vysokých otáčkách vyvolá prudký nárůst teploty exponovaných dílů a jejich okamžité zadírání. Samotné výtlačné elementy všech objemových palivových čerpadel (zvláště klasických rotačních a čerpadel Common rail) pracujících na principu píst / válec, nepoužívají žádné těsnění a jsou těsněny pouze systémem tření kov na kov. Z důvodu potřeby dokonalé těsnosti klíčových pohyblivých dílů jako základu pro dosažení maximální hydraulické účinnosti soustavy se velikost provozních vůlí a geometrická přesnost opracování třecích dvojic pohybuje na úrovni od 0,000 5 až 0,004 mm (pro srovnání: průměr lidského vlasu dosahuje hodnoty 0,045 až 0,09 mm) . Pokud májí však třecí páry spolehlivě fungovat musí být taková dvojice nepřetržitě mazaná a chlazená samotným palivem potřebné viskozity a chemického složení se schopností vytvořit sice velmi tenký, ale dostatečně pevný mazací film. Jinak dojde k okamžitému zadírání čerpadla a vstřikovačů případne k drastickému snížení jejich životnosti o několik deset tisíc kilometrů!

Degradace cetánového čísla kontaminované nafty je způsobena složením benzinu. Přirozeně, skladba benzinu zohledňuje především požadavky konstruktérů benzinových motorů na lehce odpařitelné palivo s vysokým oktanovým číslem (OČ). Oktanové číslo benzinu vyjadřuje jeho odolnost proti detonačnímu spalování v důsledku jeho samovznícení. Díky přídavku antidetonátorů teplota samovznícení benzínu se záměrně zvyšuje na minimálně 450 - 500 °C. Naopak u nafty se teplota samovznícení (nezaměňovat s teplotou vzplanutí!) pohybuje na úrovni 250 - 300 °C. Tato protikladná požadavka se naplno negativně projeví zejména ve fázi studeného startu vznětového motoru s kontaminovanou naftou. Kromě toho, uhlovodíky s velkým OČ se vyznačují jen malým až nepatrným cetanovým číslem. Bezrozměrné cetanové číslo je mírou reaktivity nafty. Vyjadřuje schopnost paliva se rychle vznítit. Norma ČSN EN 590 vyžaduje minimální cetanové číslo 51. Pokud je menší, prodlužuje se průtah vznícení, motor má proto tvrdý chod, snížený výkon ("motor netáhne"), zvýšenou kouřivost a emise, je hlučný a špatně startuje za snížených teplot. Navíc v důsledku neefektivní přeměny paliva na tlakovou energii roste spotřeba paliva a mechanické zatížení motoru. V extrémním případě v důsledku změn v tepelných poměrech spalování motoru při neřízeném spalování kontaminované směsi paliva s benzínem hrozí tepelné přetížení vstřikovačů a propálení pístu!

Vytvoření podmínek pro zvýšené kavitační opotřebení je způsobeno zejména chemickým složením benzinu tvořeného množstvím lehce odpařitelných uhlovodíků s velkým tlakem nasycených par 45-90 kPa (u nafty méně než 5 kPa) a nízkým bodem varu začínajícím již při teplotě 30 °C. Příměs benzinu v naftě zvětší její chemickou a fyzikální heterogenitu na úrovni mikroobjemov a vytvoří lokality se zvýšenou koncentrací molekul benzínu. Tyto následně v místech palivového systému s prudkým poklesem tlaku kapaliny až na úroveň tlaku její nasycených par při dané teplotě, se stávají iniciačními zárodky pro vznik kavitační bublin. Ke kavitačnímu opotřebení (nebo též erozi) dochází jako výsledek cyklického (opakovaného) působení zanikajících kavitační bublin v blízkosti exponovaného povrchu. Při prudkém zániku (implózii) těchto bublin zhroucením se dovnitř tedy "do sebe" (opak exploze), kapalina vyplní v okamžiku dutý prostor rychlostí výstřelu, čímž vznikne hydrodynamická vlna s extrémním tlakovým účinkem (až 1000 MPa). Toto jakési "tekuté kladivo" tluče do blízkého povrchu oceli tak dlouho až se mikroobjem oceli v daném místě unaví a v důsledku postupně se šířících trhlin, nakonec úplně oddělí. Vznikají přitom charakteristické půlkulatý prohlubně. Pokud tyto útvary vzniknou na těsnící ploše či hraně, tyto ztrácejí schopnost těsnit. To má za následek prudký pokles hydraulické účinnosti soustavy a neefektivní únik kapaliny spojen s jejím nadměrným ohříváním. V případě, že je takovým místem těsnicí sedlo vstřikovací trysky, resp. jehly (pozri obrázok) výsledkem je zvýšená spotřeba paliva a co je horší - prohořelý píst! Problémem jsou i samotné uvolněné částečky oddělené z exponovaného povrchu unášené palivem dál do systému. Jejich velikost je podstatně větší než je vůle třecích dvojic téměř všech aktivních mechanických dílů, což má za následek abrazivní opotřebení povrchu (nejčastěji rýhováním) a ztrátu těsnosti poškozeného třecího uzlu.

...nebo jednoduše řečeno benzin v naftě nemá co hledat!