Файл: Учебное пособие по эксплуатационным материалам предна значено для лабораторных занятий студентов инженерного фа культета по специальностям.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 120
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
38
API SH является «условно действующей» и может использовать- ся только как дополнительная, например API CG-4/SH.
- C (Commercial) - состоит из категорий качества и назна- чения масел для дизельных двигателей, идущих в хронологиче- ском порядке. Для каждой новой генерации присваивается до- полнительная буква по алфавиту: СA, СB, СC, СD, СD-II, CE, CF,
CF-2, CF-4, CG-4, CH-4, СI-4 и CJ-4.
Категории СA, СB, СC, СD, СD-II на сегодняшний день при- знаны недействительными, как устаревшие, однако в некоторых странах масла этих категорий еще выпускаются;
- EC (Energy Conserving) -
энергосберегающие масла - новый ряд высококачественных масел, состоящий из маловязких, легкотекущих масел, уменьшающих расход топлива по результа- там тестов на бензиновых двигателях.
Моторные масла, отличающиеся низкой вязкостью как при низкой, так и при высокой температуре могут быть сертифициро- ваны на соответствие категории API EC «энергосберегающее» масло («Energy Conserving» Oil). Ранее энергосбережение опре- делялось по методике «Последовательности VI» (Sequence VI,
ASTM RR D02 1204). Данная методика использовалась для сер- тификации масел категории API SH на уровни (степени) энерго- сбережения: API SH/EC - 1,5% экономии топлива и API SH/ECII -
2,7% экономии топлива, по сравнению с эталонным маслом SAE
20W-30.
С 1 августа 1997 года экономия топлива определяется по новой методике ASTM RR D02 1364, «Последовательность VIA»
(Sequence VIA), согласно которой маслу может быть присвоена только одна степень энергосбережения (ЕС). Пример: API SJ/EС.
Класс CJ-4.
Тенденции развития техники направлены на повышение их экологической безопасности, увеличение интервалов техобслу- живания при сохранении надежности работы. Естественно, это вносит свои коррективы в процесс совершенствования двигате- лей, отображаясь и на качествах смазывающих материалов. Сле- дуя данным тенденциям, в ноябре 2004 года в классификации API появился класс на моторные масла для бензиновых двигателей -
SM, предполагающий, по сравнению с SL, повышенные требова- ния к смазывающим материалам относительно стойкости к окис-
39 лению, защите от отложений, износа и т.д. С октября 2006 года пополнилась категория и для дизельных масел классом CJ-4.
Совершенствование классификаций моторных масел идет по мере развития автомобильной техники, а также с учетом дора- боток и нововведений в будущем. Улучшение технологий двига- телей, применение усовершенствованных материалов для изго- товления деталей, увеличение эксплуатационных нагрузок и, естественно, ужесточение экологических требований, повлекших внедрение автопроизводителями специальных систем, позволя- ющих уменьшить эмиссию вредных веществ с выхлопными газа- ми в окружающую среду, вызывает необходимость изменения со- става и показателей моторных масел.
Предназначение. Класс по API CJ-4 специально разрабаты- вался для масел, предназначенных для высокопроизводительных четырехтактных дизельных двигателей, проектируемых для удо- влетворения требований американских экологических норм 2007 года (ЕРА07) и последующих их редакций. Масла CJ-4 могут ра- ботать в двигателях с системами, способствующими уменьшению выбросов вредных веществ с выхлопными газами. Например, с дизельными сажевыми фильтрами DPF (Diesel Particulate Filter), системами рециркуляции отработавших газов EGR (Exhaust Gas
Recirculati-оп) и др. Моторные масла класса CJ-4 разрабатыва- лись для обеспечения работоспособности систем контроля эмис- сии вредных веществ и выполнения экологических стандартов.
Помимо этого, для масел CJ-4 предполагаются улучшенные за- щитные свойства, повышенная окислительная, низко- и высоко- температурная стабильность и т.д., а также возможность дости- жения удлиненных интервалов техобслуживания, указываемых производителями техники, при соблюдении определенных усло- вий.
Помимо высоких эксплуатационных характеристик, таких как увеличенный интервал замены, хорошие противоизносные свойства и др., требования к моторным маслам включают и сов- местимость с системами контроля выхлопных газов. Это повлек- ло ограничение содержания в составе масел некоторых компо- нентов, таких как сульфатная зола, сера и фосфор, во многом определяющих рабочие показатели моторных масел. Сульфатная зольность масла определяется количеством металлсодержащих
40 присадок (в том числе содержащих кальций, цинк, магний и др.).
В основном зольность придают детерегенты - моющие присадки, призванные обеспечить чистоту деталей двигателя и нейтрализа- цию образующихся при работе кислот. При сгорании зольные присадки образуют золу, которая забивает сажевый фильтр, нарушая работу и уменьшая срок его службы. Сера, как правило, входит в состав присадок, а также небольшое ее количество мо- жет содержаться в базовом масле. Наличие фосфора в моторных маслах обусловлено присутствием дитиофосфата цинка - эффек- тивной антиокислительной, противоизносной и антикоррозион- ной присадки. Наличие серы в составе смазывающего материала нарушает работу нейтрализатора NOx, а фосфор негативно влия- ет на катализатор дожига СО и СН. Достигается это использова- нием беззольных присадок, высокой степенью очистки мине- ральных базовых масел от серы, использованием новых, но в то же время высокоэффективных добавок. Поскольку масла со спе- цификацией API CJ-4 рекомендованы для двигателей, оборудо- ванных сажевыми фильтрами, а также другими системами, спо- собствующими сокращению эмиссии вредных веществ с выхлоп- ными газами, в их составе ограничивается содержание сульфат- ной золы (Sulphated Ash) до уровня 1,0%, фосфора (Phosphorus) -
0,12% и серы (Sulphur) - 0,4%.
Масла класса API CJ-4 допускают работу на дизельном топ- ливе, содержащем серы вплоть до 500 ррm (0,05%). Однако для выполнения экологических требований по эмиссии вредных ве- ществ, надежной работы систем очистки ОГ и достижения удли- ненных интервалов замены масла, необходимо использовать низ- косернистое дизельное топливо, содержание серы в котором не должно превышать 15 ррm (0,0015%).
Взаимозаменяемость классов и применение в двигателях предыдущих разработок.
Моторные масла CJ-4 превышают рабочие критерии API
CI-4, CI-4 Plus, CH-4, CG-4, CF-4 и фактически могут использо- ваться в двигателях, для которых рекомендуется применение смазывающих материалов перечисленных классов. Для масел CJ-
4 предусмотрено несколько новых испытаний в двигателях, более строгих, чем, например, для CI-4 и CI-4 Plus. Поэтому они обла-
41 дают большей рабочей «прочностью», чем масла данных классов.
При этом масла класса CJ-4 могут быть использованы в моделях двигателей предыдущих разработок, эксплуатирующихся на топ- ливе с содержанием серы как 15 ррm, так и 500 ррm, так как классификационные испытания включают исследования на этих двух «видах» дизельных топлив. Но еще раз напомним, что но- вые двигатели, оборудованные прогрессивными системами эмис- сии, должны эксплуатироваться на крайне низкосернистом ди- зельном топливе, содержащем 15 ррm серы и меньше. Это усло- вие нужно соблюдать и для достижения удлиненных интервалов замены масла. В то же время масла CJ-4 разрабатывались с тем учетом, что даже работая в более «старых» двигателях, работаю- щих на топливе с содержанием серы 500 ррm, обладают лучшими защитными свойствами, чем CI-4 и CI-4 Plus. Естественно, что перед применением масел по API класса CJ-4 нужно соблюдать все рекомендации производителя техники или двигателя. Ведь, например, периодичность замены масла зависит от типа двигате- ля, режима работы техники, используемого топлива и других факторов. Поэтому в первую очередь нужно следовать требова- ниям автопроизводителя.
Таким образом, на сегодняшний день классификация API включает семь действующих классов масел для дизелей (уста- ревшие классы не учитываем): CJ-4, CI-4, CH-4, CG-4, CF-4, CF-2 и CF (табл. 2.3).
Классификация масел, а также их качество и маркировка ре- гламентируются документами:
- API выпуск №1509 «Система лицензирования и сертифи- кации моторных масел» (API Publication №1509 - Engine Oil Li- censing and Certification System);
-
ASTM
D-2 предложение
Р205
«Классификация энергосберегающих моторных масел» (ASTM D-2 Proposal 205 -
Classification for Energy-Conserving Engine Oils);
-
стандарт
SAE
J1423
AUG94
«Классификация энергосберегающих моторных масел для легковых автомобилей и грузовых автомобилей особо малой и малой грузоподъемности»
(SAE J1423 AUG94 - Classification of Energy-Conserving Engine
Oil for Passenger Cars, Vans and Light-Duty Trucks).
42
Уменьшение вязкости масла может обеспечить экономию топлива в прогретом двигателе 0,6...5,5% (при снижении высоко- температурной вязкости), а в холодном - 1,0…6,5% (при сниже- нии низкотемпературной вязкости). При оптимальной комбина- ции моторного и трансмиссионного масла можно достичь эконо- мии топлива в размере 2,7…10,9%.
Универсальные масла для бензиновых и для дизельных дви- гателей обозначаются двумя символами соответствующих кате- горий: первый символ является основным, а второй указывает на возможность применения этого масла для двигателя другого ти- па. Например, API CG-4/SH - масло, оптимизированное для при- менения в дизельных двигателях, но его можно применять и в бензиновых двигателях, для которых предписывается масло кате- гории API SH и ниже (SG, SF, SE и т.д.).
Таблица 2.3 – Классы масел по API
Для бензиновых двигателей - классы масел по шкале «S»
Группа масел
Рекомендуемая область применения
Год выпуска автомобиля
1 2
3
SM
Введена в ноябре 2004 с 2004
SL
API планировал разрабатывать проект PS-06 как следующую категорию API SK, но один из по- ставщиков моторных масел в Корее использует со- кращение «SK» как часть своего корпоративного имени. Для исключения возможной путаницы бук- ва «К» будет пропущена для следующей категории
«S»: - стабильность энергосберегающих свойств;
- пониженная летучесть;
- удлиненные интервалы замены с 2001
SJ
(Действующая). Категория утверждена 06.11.1995, лицензии стали выдаваться с 15.10.1996. Автомо- бильные масла данной категории предназначены для всех используемых в настоящее время бензи- новых двигателей и полностью заменяют масла всех существовавших ранее категорий в более ста- рых моделях двигателей. Максимальный уровень с 1996
43 эксплуатационных свойств. Возможность серти- фикации по категории энергосбережения API
SJ/EC
Продолжение табл. 2.3 1
2 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SH
(Условно действующая). Лицензированная катего- рия, утвержденная в 1992 году. На сегодняшний день категория является условно действующей и может быть сертифицирована только как дополни- тельная к категориям API C (например, API AF-
4/SH). По требованиям соответствует категории IL-
SAC GF-1, но без обязательного энергосбережения.
Автомобильные масла данной категории предназна- чены для бензиновых двигателей моделей 1996 года и старше. При проведении сертификации на энерго- сбережение в зависимости от степени экономии топлива присваивались категории API SH/EC и API
SH/ECII c 1993
SG
Лицензированная категория, утвержденная в 1988 году. Выдача лицензий прекращена в конце 1995 года. Автомобильные масла предназначены для двигателей моделей 1993 года и старше. Топливо - неэтилированный бензин с оксигенатами. Удовле- творяют требованиям, выдвигаемым к автомобиль- ным маслам для дизельных двигателей категории
API CC и API CD. Имеют более высокую термиче- скую и противоокислительную стабильность, улуч- шенные противоизносные свойства, уменьшенную склонность к образованию отложений и шлама.
Автомобильные масла API SG заменяют масла кате- горий API SF, SE, API SF/CC и API SE/CC
1989…1993
SF
Автомобильные масла данной категории предназна- чены для двигателей моделей 1988 года и старше.
Топливо - этилированный бензин. Они имеют более эффективные, чем предыдущие категории, противо- окислительные, противоизносные, антикоррозийные свойства и обладают меньшей склонностью к обра- зованию высоко- и низкотемпературных отложений и шлака. Автомобильные масла API SF заменяют масла API SC, API SD и API SE в более старых дви- гателях
1981…1988
SE
Высокофорсированные двигатели, работающие в тяжелых условиях
1972…1980
44
Продолжение табл. 2.3 1
2 3
SD
Среднефорсированные двигатели, работающие в тяжелых условиях
1968…1971
SC
Двигатели, работающие с повышенными нагрузка- ми
1964…1967
SB
Двигатели, работающие при умеренных нагрузках, используется только по требованию производителя
-
SA
Двигатели, работающие в легких условиях, исполь- зуется только по требованию производителя
-
Для дизельных двигателей - классы масел по шкале C
CJ-4
Введена в 2006. Для быстроходных четырёхтактных двигателей, проектируемых для удовлетворения норм по токсичности отработавших газов 2007 года на магистральных дорогах. Масла CJ-4 допускают использование топлива с содержанием серы вплоть до 500 ррт (0,05% от массы). Однако работа с топ- ливом, в котором содержание серы превышает 15 ррт (0,0015% от массы), может сказаться на работо- способности систем очистки выхлопных газов и/или интервалах замены масла. Масла CJ-4 рекомендова- ны для двигателей, оборудованных дизельными са- жевыми фильтрами и другими системами обработки выхлопных газов. Масла со спецификацией CJ-4 превышают рабочие свойства CI-4, CI-4 Plus, CH-4,
CG-4, CF-4 и могут применяться в двигателях, ко- торым рекомендуются масла этих классов с 2006
СI-4
Введена в 2002 году. Для быстроходных четырёх- тактных двигателей, проектируемых для удовлетво- рения нормам по токсичности отработавших газов, осуществляемым в 2002 году. Масла СI-4 допуска- ют использование топлива с содержание серы вплоть до 0,5% от массы, а также применяются в двигателях с системой рециркуляции отработанных газов (EGR). Заменяет CD, СЕ, CF-4, CG 4 и СН-4 масла.
В 2004 году была введена дополнительная катего- рия API CI-4 PLUS. Ужесточены требования к са- жеобразованию, отложениям, вязкостным показате- с 2002
45 лям, ограничение значения TBN
Продолжение табл. 2.3 1
2 3
СH-4
Введена в 1998 году. Для быстроходных четырёх- тактных двигателей, удовлетворяющих требования по токсичности выхлопных газов, введенных в
США с 1998 года. Масла СН-4 позволяют использо- вать топливо с содержанием серы вплоть до 0,5% от массы. Можно использовать вместо CD, СЕ, CF-4 и
CG-4 масел с 1998
СG-4
Введена в 1995 году. Для двигателей быстроходной дизельной техники, работающей на топливе с со- держанием серы менее чем 0,5%. Масла CG-4 для двигателей, выполняющих требования по токсично- сти отработанных газов, введенные в США с 1994 года. Заменяет масла CD, СЕ и CF-4 категорий с 1995
СF-4
Введена в 1990 году. Для быстроходных четырех- тактных дизельных двигателей с турбонаддувом и без него. Можно применять вместо CD и СЕ масел с 1990
СF-2
Введена в 1994 году. Улучшенные характеристики, используется вместо CD-II для двухтактных двига- телей с 1994
СF
Введена в 1994 году. Масла для внедорожной тех- ники, двигателей с разделительным впрыском, в том числе работающих на топливе с содержанием серы
0,5% от массы и выше. Заменяет масла CD с 1994
СE
Высокофорсированные перспективные двигатели с высоким турбонаддувом, работающие в тяжелых условиях, может использоваться вместо масел клас- сов CC и CD с 1987
СD
Класс масел для скоростных дизельных двигателей с турбонаддувом и высокой удельной мощностью, работающих на больших скоростях и при высоких давлениях и требующих повышенных противоиз- носных свойств и предотвращения образования нагара с 1955
СC
Высокофорсированные двигатели (в том числе с умеренным наддувом), работающие в тяжелых условиях с 1961
СB
Среднефорсированные двигатели без наддува, рабо- тающие при повышенных нагрузках на сернистом
1949…1960
46 топливе
СA
Двигатели, работающие при умеренных нагрузках на малосернистом топливе
1940…1950
Рисунок 2.3 – Годы введения классов по API
Универсальные масла для бензиновых двигателей и дизе- лей имеют обозначения обеих категорий, например API SG/CD,
API SJ/CF.
Классы дизельных масел подразделяются дополнительно для двухтактных (CD-2, CF-2) и четырехтактных дизелей (CF-
4, CG-4, СН-4).
В настоящее время API сертифицирует моторные масла классов SJ, SL, SM, CF, CF-2, CF-4, CG-4, СН-4, CJ-4. Масла остальных классов по API, отмененных в США, следует исполь- зовать, если они допущены производителями автомобилей.
Энергосберегающие масла обозначаются аббревиатурой ЕС
(Energy Conserving), стоящей после обозначения класса API.
Например, API SJ/CF-4 ЕС. Энергосберегающие масла различных классов вязкости должны обеспечивать экономию топлива от 0,5 до 2,5% и даже более (в зависимости от категории масла и метода оценки экономичности).
Римские цифры после букв ЕС указывают уровень получае- мой экономии топлива (ЕС II - 2,5%).
Таблица 2.4 - Состав присадок
Примерный состав присадок в американских моторных маслах для бензиновых двигателей, в % (масс.)
Присадки
SC
SD
SE
SF
SG
SH
Дисперсант беззольный
1,8 4,0 5,0 5,0 5,5 6,0
Сульфонаты металлов
0,6 1,0 1,8 1,2 0,8 1,7
Тиофосфонат
1,0 1,0
-
-
-
-
Фенат кальция
-
-
1,8 1,0 1,2 0,5
Другие антиоксиданты
-
-
-
0,2 0,5 1,3