Файл: 1. Смазочные материалы. 4 Моторное масло 6.doc

В соответствии с возможностью применения того или иного вида моторного масла, оно подразделяется на соответствующие стандарты, допуски, классы. К основным таким классификаторам следует отнести:

• 
  температурный режим эксплуатации;
  
• 
  технические характеристики и тип силового агрегата (дизельный, бензиновый);
  
• 
  основа для изготовления (синтетика, полусинтетика, минеральная, ПАО);
  
• 
  используемые в составе варианты присадок для формирования соответствующих характеристик.
  

 

3. 1   2   3   4   5   6

---

Эксплуатационные свойства масел и улучшение их присадками

Для обеспечения оптимальных условий работы мощных и высокооборотных современных двигателей внутреннего сгорания требуются высококачественные смазочные масла. Такие масла могут быть получены из нефти в весьма незначительных количествах или же их получение вообще невозможно. Для придания всего необходимого комплекса эксплуатационных свойств в масла добавляют присадки, которые улучшают один или несколько показателей качества. Присадки, улучшающие сразу несколько показателей качества, называют комплексными или многофункциональными.

Рассмотрим основные эксплуатационные свойства масел, присадки, улучшающие эти свойства и механизм действия присадок. К таким свойствам относят:

– вязкостно-температурные;

– моюще-диспергирующие;

– расклинивающие и полирующие;

– противоизносные;

– антикоррозионные;

– антифрикционные;

– пенообразующие;

– физическую и химическую стабильность;

– защитные свойства.

1. Вязкостно-температурные свойства являются важнейшими, определяющими качество масел. Масла, особенно моторные, работают в широком диапазоне температур – от температуры окружающего воздуха (зимой до минус 40 и даже 50 ºС) и до 150…160 ºС в картере прогретого двигателя при повышенных нагрузках. Как и у всех жидкостей вязкость масел возрастает при понижении температуры и снижается при нагревании. Особенно сильно меняется вязкость при температурах близких к 0 ºС.

Большая вязкость снижает прокачиваемость масел и подачу парам трения (трибоузлам), вызывая интенсивный износ. Низкая вязкость уменьшает расклинивающий эффект, в результате чего происходит граничное трение, опять же с повышенным износом. Поэтому к маслам предъявляется требование возможно меньшего изменения вязкости при колебаниях температуры.

Вязкостно-температурные свойства отечественных масел в ГОСТах показывают при помощи индекса вязкости.

Индекс вязкости – условный параметр, отражающий результат сопоставления по вязкостным показателям данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100 (незначительные колебания вязкости при изменении температуры), а второго за 0 единиц (большое изменение вязкости). Чем выше значение индекса вязкости, тем меньше изменяется вязкость в диапазоне колебаний температуры

---

.

Для существенного улучшения вязкостно-температурных свойств масел в них добавляют в количестве 2–5% загущающие присадки, наиболее распространенной из которых является полиизобутилен с молекулярной массой в пределах 10000–20000. Применяют также полиметакрилаты, полиалкил-стиролы и др. Действие загущающих присадок следующее: молекула полимера, имеющая длинную нитевидную структуру, при низких температурах свёрнута в «клубок» и существенно не влияет на вязкость масла. При нагревании масла молекула «разворачивается», уменьшая его текучесть. Для загущения подбирают масла с небольшой вязкостью – 3–6 сСт. После загущения вязкость масла несколько повышается (до 10–16 сСт) и от этих значений при колебаниях температуры отклоняется незначительно по сравнению с незагущенными маслами. Такие масла называют всесезонными и используют и зимой, и летом.

Для понижения температуры застывания смазочных масел при эксплуатации автомобилей в зимний период, а также в условиях крайнего Севера в масло добавляют до 1% депрессорных присадок. Они понижают температуру застывания масла за счёт снижения интенсивности образования кристаллов парафина при низких температурах. Для этого используют, например, полиметакрилат. 

Депрессор представляет собой поверхностно-активное вещество. Его частицы постоянно находятся во взвешенном тонкодисперсном состоянии и адсорбируются мелкими кристаллами парафинов. В результате изменяется характер кристаллизации – прекращается рост кристаллов, образуется непрочная кристаллическая решётка, что способствует сохранению подвижности масла при низких температурах. Товарные депрессорные присадки при введении в масло в количестве 0,5% снижают температуру застывания масла на 17…24 ºС.

2. Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масла обеспечивать поддержание чистоты деталей двигателя, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии в слое масла до их улавливания фильтрами. Детали двигателя остаются чистыми, как бы вымытыми, отсюда и название. Добавляют моющее-диспергирующие присадки в количестве 3–10%. Различают две группы моюще-диспергирующих присадок:

– зольные – сульфонаты, феноляты, салицилаты металлов (бария, кальция, магния и др.). Механизм действия зольных моющих присадок объясняют их адсорбцией на поверхности нерастворимых в масле частиц. В результате адсорбции вокруг каждой частицы образуется оболочка из углеводородных радикалов. Эта оболочка препятствует слиянию частиц в более крупные. Кроме того, одноимённые электрические заряды снаружи оболочек соседних частиц вызывают отталкивание друг от друга даже достаточно крупных частиц. При работе двигателей на топливах с высоким содержанием серы щелочные моюще-диспергирующие присадки препятствуют нагаро- и лакообразованию на деталях двигателя в результате нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгорания топлива.

---

Металлосодержащие моющие присадки повышают зольность масла, что может приводить к таким нежелательным явлениям, как образование зольных отложений в камере сгорания, закорачивание электродов свечей зажигания, преждевременное воспламенение рабочей смеси или детонация, прогорание выпускных клапанов, абразивной износ. Поэтому сульфатную зольность масел обычно ограничивают верхним пределом. Её значение зависит от конструкции двигателя, расхода масла на угар и условий эксплуатации, в частности от содержания серы в топливе.

Некоторые водители стремятся использовать моторное масло более высокого качества, чем рекомендуемое. Но качество масла повышают добавлением в него присадок, в том числе и моющих. И если двигатель не предназначен для работы при повышенных зольных отложениях, происходит повышенный абразивный износ деталей.

– беззольные присадки – это чисто органические соединения: сукцинимиды, сополимерные продукты и т. д.

Итак, действие моюще-диспергирующих присадок основано на их способности:

– стабилизировать нерастворимые продукты окисления углеводородов масел в тонкодисперсном состоянии, не допуская укрупнения этих частиц, их выпадения из масла и оседания на деталях;

– диспергировать уже образовавшиеся крупные частицы и переводить их в мелкодисперсное состояние, т. е. размельчать;

– переводить в коллоидный раствор продукты окисления на разных стадиях процесса окислительной полимеризации масла;

– нейтрализовать кислые продукты, образующиеся при сгорании топлива и окисления масла;

– формировать на металлических поверхностях деталей, или на границе твёрдое тело-масло двойной электрический слой, обладающий отталкивающим действием и препятствующий образованию отложений.

Действие диспергирующих присадок особенно заметно проявляется при работе двигателя на низкотемпературных режимах при резкой интенсификации загрязнения масла. Добавление в моторное масло эффективных диспергирующих присадок позволяет увеличить срок службы бумажных фильтрующих элементов полнопоточных масляных фильтров в 3–4 раза.

Потеря диспергирующего эффекта в процессе работы масла в двигателе неизбежно сказывается на ускорении загрязнения масла и деталей. Отсюда вывод: снижение моюще-диспргирующих свойств масла – сигнал к его замене.

Отложения на деталях узлов и агрегатов можно разделить на 2 вида:

– низкотемпературные (осадки, шлам);

---

– высокотемпературные (лаки, нагары).

Низкотемпературные отложения осаждаются на поддоне картера двигателя, на стенках картеров агрегатов трансмиссии, в маслопроводах, на фильтре, сетке приёмника масляного насоса, в клапанной коробке в виде липких мазеобразных веществ серо-коричневого или чёрного цвета. Состав осадка:

– масло – 50–80%;

– вода – 5–35%;

– продукты окисления масла;

– механические примеси.

Негативное влияние низкотемпературных отложений:

– загрязнение системы смазки;

– снижение пропускной способности маслопроводов;

– увеличение сопротивления фильтров прохождению масла;

– снижение (до прекращения) подачи масла к трибоузлам.

Интенсивность отложений зависит в основном от присутствия воды в картерах агрегатов. Поэтому при эксплуатации двигателя зимой желательно не допускать конденсации паров воды в картере. Для этого необходимо поддерживать оптимальный тепловой режим (75…85 ºС) и следить за исправностью системы вентиляции картера.

Большее количество осадков образуется при работе двигателя на обогащенной смеси – с прикрытой воздушной заслонкой и на режиме холостого хода. Поэтому прогревать двигатель целесообразно на повышенных оборотах, не прикрывая воздушную заслонку.

При попадании в картер большого количества отработавших газов происходит интенсивное окисление масла, что вызывает рост образования низкотемпературных отложений

Высокотемпературные отложения (лаки и нагары) образуются на деталях подверженных воздействию высоких температур, но встречаются и на сепараторах сильно нагретых подшипников качения. Там, где температура достигает 80…150 ºС и масло расположено тонким слоем, происходит образование плёнки, похожей на лаковое покрытие. Плёнка имеет цвет от светло-жёлтого и коричневого до чёрного и состоит из 81–85% углерода, 7–9% водорода и 6–10% кислорода, очень прочно удерживаясь на поверхности деталей.

Поршневые кольца должны свободно перемещаться в своих канавках. Лаковые отложения способствуют пригоранию (залеганию) колец. Это ведёт к снижению компрессии, понижению мощности двигателя и ускоренному окислению масла прорывающимися в картер отработавшими газами. Лаковый налёт является хорошим теплоизолятором, вызывая перегрев деталей со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Степень лакообразования зависит от теплового режима двигателя, технического состояния цилиндро-поршневой группы и качества применяемого масла. Чем напряжённее тепловой режим работы двигателя (выше степень сжатия), тем интенсивнее процесс лакообразования. В процессе работы двигателя на лаковую плёнку непрерывно попадают новые порции масла, сажи, частиц кокса и т. д. Загрязнение масляной плёнки продуктами сгорания приводит к образованию нагара. При росте слоя нагара его поверхность будет нагреваться всё сильнее и наступает такой момент, когда отложение нагара в камере сгорания прекратится, так как новые порции масла будут сгорать полностью, образуя такие соединения, которые не смогут удерживаться на поверхности нагара.

---