Djerichov_uchebn_ch2_65_144

Полимеры этилена имеют высокий индекс вязкости до 130, низкие температуры застывания и невысокую коксуемость.

Полимеры пропилена имеют умеренный индекс вязкости и низкую термическую стабильность.

Сополимеры пропилена и этилена позволяют получить синтети-

ческие масла с индексом вязкости до 140 и с температурой застывания до –54 °C, высокой стойкостью к окислению до 200 °C и термической стабильностью до 315 °C.

Полибутены с молекулярными массами 300…1500 применяют в качестве присадок, улучшающих индекс вязкости. Применение ограниченонизкой окислительной итермическойстойкостью. При температуре выше 200 °C они деполимеризуются.

Полимеры высших олефинов получают из сырья на основе крекингаприродныхпарафиновисинтетическихолефиновыхфракцийпервичных продуктов. Разветвленные -олефины имеют более низкие значения индекса вязкости, чемолефиныс прямой цепью. Индекс вязкости повышается с увеличением молекулярной массы. Полимерные масла на базе крекинг-олефинов характеризуются хорошими вязкостно-темпера- турными свойствами.

Полимеры алкилированных ароматических углеводородов при-

меняютвкачествебазовыхмаселиспециальныхжидкостейсхорошими низкотемпературными свойствами. Низкозастывающие масла (–30 °C) с индексом вязкости выше 100 могут быть получены из крекинг-олефи- нов конденсацией с бензолом или его производными.

Высококачественныесмазочныемаслаполучаюткомбинированной полимеризацией – конденсацией крекинг-олефинов с ароматическими нефтяными фракциями после тщательного удаления кислорода, серы и азота в присутствии катализатораAlCl3.

Эфиры карбоновых кислот имеют низкие температуры застывания, высокие температуры вспышки, хорошие смазывающие и термические свойства. Они хорошо смешиваются с минеральными маслами.

Эфиры фосфорной кислоты применяют в качестве огнестойких гидравлических жидкостей и присадок к маслам и топливам.

Силиконовые масла. Силоксаны – это прямоцепочные полимеры алкил- и алкилсилоксанового ряда, свойства которых определяются молекулярной массой и природой боковых цепей. Они имеют сравнительно высокие температуры кипения, низкуюиспаряемость ивысокие температурывспышки. Обладаявысокойтермическойстабильностью, име-

ют хорошую окислительную стабильность, химическую нейтральность и совместимость с эластомерами. Недостаток силоксанов – высокая растворимость воды.

Сложные эфиры кремниевой кислоты, в отличие от силоксанов

(углеводородные радикалы связаны через атом кислорода – Si–O–R), имеют низкую испаряемость, превосходные вязкостно-температурные характеристики. Какнедостатокотмечаетсянизкаягидролитическаястабильность.

Частично синтетические масла содержат в смеси с минераль-

ным маслом более 25 % синтетического масла. Хотя некоторые фирмы к частично синтетическим маслам относят масла с измененной молекулярной структурой гидрокрекинга масел минерального происхождения.

3.3.3. Особенностисинтетических иполусинтетических моторных масел

Синтетическиеиполусинтетическиемоторныемасла, обладающие по ряду эксплуатационных свойств лучшими, чем нефтяные (минеральные) масла, показателями, находят в настоящее время все большее применение.

К достоинствам синтетических и полусинтетических моторных масел относятся:

более высокий индекс вязкости, чем у минеральных масел лучших марок и сортов;

лучшая вязкостно-температурная характеристика в зоне отрицательных температур;

болеенизкаятемператураподвижностиобеспечиваетболеелег-

меньшая склонность к образованию низкотемпературных отложений способствует нормальной эксплуатации в районах Крайнего Севера;

высокие показатели вязкости при рабочих температурах 250…300 °C (в 3–5 раз выше равновязких или минеральных масел при температуре 100 °C) обеспечивают гарантированные условия гидродинамической смазки до более высоких температур и термическую стабильность;

низкая испаряемость и малая склонность к образованию высокотемпературных отложений позволяют использовать эти масла в высо-

кофорсированных теплонагруженных двигателях при эксплуатации в условиях жаркого климата;

синтетические масла в зависимости от синтетической основы характеризуютсялучшимипротивоокислительными, диспергирующими свойствами и механической стабильностью, а также лучшими противоизносными и противозадирными характеристиками;

большой срок службы до замены и меньший расход на угар сокращают эксплуатационный расход масла на 30…40 %;

применениесинтетических моторныхмаселна4…5 % снижает расход топлива благодаря созданию оптимальных условий трения.

Основные сравнительные показатели нефтяного (минерального) масла и синтетических моторных масел представлены в табл. 2.

Синтетические масла объединяют в себе свойства самых маловязких зимних и вязких летних классов и имеют обозначение в западных странах Fully Synthetic – в переводе «полностью синтетическое». Сто-

имостьсинтетическихмоторныхмаселвсреднемв2–3 разавышеминеральных. Тем не менее применение их целесообразно не только с эксплуатационнойточкизрения, ноисэкономической, таккакониобладают большим сроком службы в двигателях до их замены. Кроме того, у них меньший расход на угар.

3.3.4. Основные характеристикисинтетических моторных масел

Синтетические моторные масла в зависимости от основы бывают: диэфирными; полиалкенгликолевыми; полисилоксановыми (силиконовыми); фторуглеродными; хлорфторуглеродными.

При производстве диэфирных синтетических масел используются сложные эфиры двухосновных карбоновых кислот.

Диэфиры, образующиеся при взаимодействии двухосновных кислот с одноатомными спиртами и одноосновных кислот с многоатомными спиртами, применяются при производстве синтетических моторных масел наиболее часто. Каталитические процессы этерификации применяютсяприполучениидиэфирапутемвзаимодействиясебациновойкислотыC8H16, вырабатываемойизкасторовогомасласизооктиловымспир-

том C8H17OH.

Масла, получаемыенаосноведиэфиров, превосходятминеральные почти по всем важнейшим эксплуатационным свойствам:

они имеют более высокие индексы вязкости и низкие температуры застывания;

у них меньше испаряемость и огнеопасность.

Вто же время диэфирные масла более агрессивны по отношению

кдеталямизмаслостойкойрезины, таккаквызываютнабуханиеиразмягчение резиновыхпрокладок, резиновых манжет, дюритов, шланговит. д.

Полиалкенгликолевые синтетические масла имеют лучшие, чем у минеральных, противоизносные свойства, отличаются более пологой вязкостно-температурной характеристикой, более низкой температурой застывания и высоким индексом вязкости. Они выдерживают высокие рабочие температуры (до 300 °C), не провоцируют коррозии металлов, а также, в отличие от эфирных масел, не вызывают набухания и размягчения натуральной и синтетической резины. Это вызвано тем, что полиалкенгликолипосвоейструктуреявляютсяпростымиполиэфирамисдлинными цепями, получаемыми взаимодействием различных гликолей и других спиртов с окисью этилена или окисью пропилена, а также с их смесями. Молекула полиглюколя может содержать одну или несколько свободных гидроксильных групп, замена которых на алкильную эфир-

ную группу приводит к получению эфиров полигликолей. Различные радикалы, вводимые вмолекулуполигликоля, влияют на свойства получаемых масел. Широкое применение синтетических масел на полигликолевой основе ограничивается только высокой стоимостью их производства.

Полисилоксановые(силиконовые) синтетическиемаслаотличают-

сянизкойтемпературойзастывания, имеютпологуювязкостно-темпера- турную кривую и они термостабильны. Эти масла химически инертны, поэтому не вызывают коррозию стали, чугуна, меди, латуни, бронзы, свинца и других металлов даже при нагревании до температуры 150 °C. Это вызвано тем, что в их основе лежит цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода (Si–O–R). Углеводородные и другие органические радикалы различного строения закрывают боковые цепи атомов кремния. То есть эти полимерные кремнийорганические соединения

находят все более широкое применение вкачестве специальных смазочных масел и жидкостей с метильными или этильными радикалами.

Поэтому они имеют название метилполисилоксаны или этилполисилоксаны.

Однако у масел этой группы низкая смазывающая способность ипротивоизносныесвойства, которыенесколькоулучшаютсявведением

внихприсадок. Поэтомуполисилоксаныболееперспективнывкачестве рабочих жидкостей в гидравлических системах и гидроамортизаторах, а также для изготовления пластичных смазок.

Фторуглеродные синтетические масла получают путем замены

вуглеводородах всех атомов водорода фтором. Они обладают хорошимисмазывающимисвойствамиииспользуютсявузлахтрения, работающих при высоких температурах в атмосфере химически активных веществ. Это вызвано тем, что в них высокая термическая и химическая стабильности, инертность к кислотам и щелочам, а также минимальная коррозионная агрессивность. Однако низкая температура кипения и высокая температура застывания при очень крутой вязкостно-температур- ной кривой исключает их применение в качестве моторных масел.

Хлорфторуглеводородные синтетические масла получают путем замены атомов водорода частично хлором, а частично фтором. Эти маслахарактеризуютсяболеевысокойтемпературойкипения, лучшимивяз- костно-температурными свойствами и смазывающей способностью, но худшей термической и химической стабильностью.

3.3.5. Полусинтетическиемоторные масла

Эти минеральные масла улучшены благодаря специальной технологии очистки и содержанию в них синтетических добавок. Обозначаются они как Semi-Synthetic, в переводе «полусинтетическое». Такие масла обладают лучшими эксплуатационными свойствами и, конечно, они дороже минеральных, однако дешевле полностью синтетических.

Переход на хорошо очищенныеминеральные, синтетические иполусинтетическиемаслаоблегчаетпускдвигателяпринизкихтемпературах (до –40 °C) и экономит от 2 до 5 % топлива за счет снижения потерь на трение в гидродинамическом режиме смазки.

3.3.6. Присадки для базовых масел

Присадки в базовые масла вводят для придания маслу новых свойств; для улучшения имеющихся свойств и для замедления нежелательных процессов.

Эффективность действия присадок обусловливается их химическими свойствами, концентрацией, приемистостью к базовым маслам.

Присадки классифицируют по функциональному действию: вязкостные, которыеулучшаютиндексвязкостииснижаюттем-

улучшающие смазывающие свойства (модификаторы трения,

антиокислительные, предотвращающиеокислениемасла(антиоксиданты);

антикоррозионные (ингибиторы коррозии); моющие (детергенты); противопенные и т. д.

Большинствоприсадокявляютсямногофункциональными, т. е. обладающими несколькими полезными свойствами. Например, моющие присадки одновременно являются и антикоррозионными.

Вязкостные присадки применяют для улучшения вязкостно-тем- пературных характеристик. Эти присадки еще называют модификаторами вязкости. К вязкостным присадкам относят депрессанты температуры застывания. Ихдействиеоснованонаподавлениигелеобразования при низкой температуре в результате кристаллизации парафина.

Модификаторы вязкостиповышаюттекучесть масел принизкой температуре и стабилизируют вязкость при высокой. Это достигается

введением полимерных загустителей. При низкой температуре, когда масловязкое, молекулыпарафинанаходятсяв«скрученном» видеимало влияютна вязкость. С повышениемтемпературы они «раскручиваются» и повышают вязкость жидкости (рис. 24).

Температура

Рис. 24. Полимерные молекулы модификатора вязкости в холодном (а), промежуточном (б) и нагретом (в) масле

Таким образом, подавляетсязависимость вязкости масла от температуры и повышается индекс вязкости.

В качестве модификаторов вязкости применяют полиизобутилен, полиметанкрилаты, сополимеры этилена, пропилена, бутилена и др. Загущающие полимеры выпускают в виде растворов в стандартном базовом масле и поставляют на рынок маркированными как концентраты в соответствии с их загущающим эффектом.

Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах при умеренных нагрузках и невысокой деформации сдвига. При большой нагрузкеивысокойдеформациисдвигадлинныемолекулызагустителей могутразрыватьсянамелкиефрагменты, вследствиечегоэффективность загустителяуменьшается. Однородныеподлинеилинейнойконфигурации молекулы масла более устойчивы к механической деструкции.

Депрессантыподавляютсрастаниекристалловпарафинаиснижают температуруихкристаллизации. При понижениитемпературыизуглеводородногомасланачинаютвыпадатьпарафиновыекристаллыввиде игл и пластины с образованием пространственной кристаллической ре-

шетки, что приводит к потере текучести масла. Низкотемпературную текучестьулучшаютглубокойдепарафинизациейидобавлениемдепрессантов. Масла депарафинируют лишь частично до температуры застывания порядка –15 °C, а дальнейшее понижение температуры застывания еще на 20…30 °C достигается введением депрессорных присадок, вкачестве которыхприменяюталкилнафталины, алкилфенолыидругие полимерные продукты в концентрации 0,05…1,0 %.

Присадки, улучшающие смазывающие свойства, по принципу действия делят на противоизносные и противозадирные.

Противоизносные присадки увеличивают липкость и улучшают смазываемость. Принормальномсмазыванииполярныегруппымолекул масла образуют на поверхностях трения адсорбированные пленки. При граничном смазывании сила трения и износ зависят от стойкости этих пленок и силы взаимодействия молекул масла с поверхностью металла, т. е. от липкости масла.

Противоизносными свойствами обладаютжирные спирты, амиды, сложные эфиры, соединения фосфора, которые образуют химическую связь с поверхностью металла. Чем сильнее связь, темменьшая величина вязкости масла требуется для снижения износа и потерь энергии на трение (рис. 25).

Модификаторытрениярегулируюткоэффициенттрениясмазываемых поверхностей.

Для уменьшения коэффициента трения применяют такие соединения, в молекулах которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающаяхорошее прилипание, идлиннаялинейнаяцепочка, обеспечивающая хорошее скольжение (рис. 26).

Для повышения трения применяют соединения, в молекулах которыхимеетсясильнаяполярнаягруппа, обеспечивающаяхорошееприлипание, икороткаялинейнаячасть, обеспечивающаяхорошее сцепление.

Противозадирные присадки предотвращают поверхность трения от задиров при высоких давлениях. Сваривание и заедание деталейпредотвращаютсоединениямисеры, фосфора, которыевместахнаивысшеготренияивысокихтемпературразлагаютсясвыделениемсоответствующихактивныхэлементов, реагирующихсметалломиобразующихсульфидную, фосфидную, твердую хемосорбционную пленки. Такая пленка более стойкая, чем адсорбционная, и лучше защищает поверхноститрения от износа в условиях высоких нагрузок и температур.

k

1

2

t1 Температура t

Рис. 25. Влияние свойств присадок на изменение коэффициента трения в зависимости от температуры: 1, 2, 3, 4 – базовое парафиновое масло без присадок;

спротивозадирными, липкостными, липкостными

ипротивозадирными присадками

Твердыми противозадирными присадками являются дисульфид молибдена, политетрафтор этилена. Они имеют коллоидную структуру

инаповерхноститрущихсядеталейобразуютпрочныепротивоизносные

ипротивозадирныепленкисвысокойкритическойрабочейтемпературой. Трение снижают также за счет легкого скольжения слоистой графитной присадки.

Антикоррозионные присадки нейтрализуют кислоты,

образующиеся при окислении углеводородов. Создают защитную адсорбционную и хемосорбционную пленку, которая препятствует реакции кислот с поверхностью металла, а также связывает влагу, вызывающую коррозию.

Ингибиторыкоррозиизащищаютповерхностьдеталейизцветных металлов от коррозии и коррозионного износа, вызываемых органическими кислотами. Механизм защиты заключается втом, что на

поверхностях деталей образуется защитная пленка и происходит

нейтрализациякислот. Дляэтихцелейприменяют диалкилдитиофосфат цинка, соединения серы и фосфора. Присадки против коррозии хорошо защищают стальные и чугунные детали от ржавчины. Механизмом защиты служит адсорбированная защитная пленка, предохраняющая поверхностьметаллаотнепосредственногоконтактасводнымраствором кислоты. Для этой цели применяются аминосукцинаты и сульфонаты щелочных металлов, обладающие сильными поверхностно-активными свойствами.

0,15

1

Скорость скольжения, мм/с

Рис. 26. Влияние модификатора трения на коэффициент трения: 1 и 2 – масло без модификатора и с модификатором трения. Заштрихованная площадь эквивалентна экономии энергии

Антиокислительныеприсадки, называемые ингибиторами окисления, подавляют окисление масла в начальной его стадии путем взаимодействияспервичнымипродуктамиреакцииокисления– перекисями и обрывают цепные реакции окисления. Антиокислительные присадки, снижающие образование кислот, являются одновременно антикоррозионными присадками.

Каталитическое действие ионов металлов на окисление масла подавляют деактиваторами металлов, которые являются органическими соединениями, связывающимиионыметалловвнеактивныекомплексы. В качестве антиокислителей применяют фенолы и амины, а в качестве деактиваторов металлов – органические соединения серы и фосфора.

Моющиеприсадкипредотвращают агломерацию(слипание) нерастворимых продуктов окисления и их отложений на деталях. По механизму действия их делят на детергенты и дисперсанты.

Детергенты– этоповерхностно-активныевещества(маслораство- римые алкилбензолсульфонаты, фосфаты и др.), защищающие поверхность деталей двигателя от прилипания и скопления на них продуктов окисления. Некоторые сульфонаты имеют щелочные свойства и нейтрализуют кислые продукты окисления. В состав щелочных присадок могут входить диспергированные окиси, гидроокиси и карбонаты металлов.

Дисперсантыподавляютагломерациюислипаниепродуктовокисления, и осаждение смолистых веществ на поверхностях деталей. В качестве дисперсантов применяют полимеры с полярными группами, которые поддерживают коллоидные частицы продуктов окисления и загрязнения во взвешенном состоянии (рис. 27).

a)

б)

Рис. 27. Схема действия дисперсантов: а и б – образование суспензии и эмульсии

76

Эмульгаторыпонижаютповерхностнуюэнергиюжидкостей, вследствие чего вода в масле образует стойкую эмульсию и выделяется в отдельный слой. Эмульгаторамислужат детергенты.

Противопенныеприсадкиснижаютпенообразованиеипредупреждаютвспенивание маселиз-за сниженияпрочностиповерхностныхмасляных пленок. В составе противопенных присадок обычно содержатся силиконовые масла – полиалкилсилоксаны и некоторые другие полимеры. Силиконовые масла разрушают стенки крупных пузырей, а полимеры уменьшают количество мелких пузырей.

Таким образом, составы моторных масел – это смеси базовых моторных и базовых синтетических масел с различными присадками

3.4. Общие изменения свойств моторных масел при эксплуатации

При эксплуатации под воздействием различных факторов масло теряет свои первоначальные свойства. Все изменения, происходящие с моторным маслом в ДВС, можно охарактеризовать как количественные и качественные.

Количественныеизмененияпроисходятприиспарениилегкихмасляных фракций и частичном вытекании масла из уплотнений, а также при его сгорании («угар»).

Качественныеизменениясвязанысостарениеммаслаисхимическими изменениями его компонентов, попаданиемв масло пыли, продуктов износа, воды и несгоревшего топлива.

Уменьшение количестваиухудшение качестваработающего масла может привести к выходу двигателя из строя.

Старение масел при работе двигателей представляет собой очень сложныйпроцесс. Повышеннаятемператураикислородвоздуха, скоторым контактирует масло, вызывают окисление и окислительную полимеризациюегомолекул. Продуктыокисленияуглеводородов(смолы, органические кислоты), присутствующие в масле в растворенном состоянии, способствуютувеличениювязкостии кислотногочисла, аасфальтеновые соединения, являющиесяосновойобразованиялаковиособоопасныхлипких осадков, способствуют залеганию ипригораниюпоршневых колец.

Еще однойгруппой продуктов окисления являетсямелкая механическая взвесь, которая является устойчивым источником образования нагараишлама. Всеэтипродуктыглубокойокислительнойполимериза-

77

ции оказывают огромное влияние на моторное масло, и тогда в картере работающего двигателя формируется сложная смесь исходного масла

сразнообразными продуктами его старения, от которыхочистить масло

спомощью фильтрации не удается.

Вследствие этого количество углеродистых частиц в масле возрастает (рис. 28).

Рис. 28. Вещества, загрязняющие моторные масла

3.4.1. Характеристики загрязнений моторного масла при эксплуатации

Загрязнения моторного масла по характеру происхождения бывают органическими и неорганическими.

Органическиезагрязнения– этопродуктынеполногосгораниятоплива, размеры частиц которых составляют не более 2 мкм, а также продукты термического разложения окисления иполимеризации масла, попадающие в негоиз камер сгорания.

Неорганическиезагрязнения– этопродуктысрабатываниязольных присадоквмаслах, атакжеоставшиесявдвигателетехнологическиезагрязнения (стружка, абразив и т. д.) после его изготовления. Кроме этого, из камеры сгорания в масло могут попадать соединения серы и свинца, смешанные с частицамиизноса деталей размером 0,5…1,0 мкм, а также вода и частицы пыли.

На интенсивность процесса загрязнениямасла в работающем двигателе непрерывно оказывают влияние: вид и свойства топлива, качество моторного масла, тип, конструкция, техническое состояние, режим работы и условия эксплуатации двигателя. Поэтому при снижении полноты сгорания топлива и увеличении прорыва газов в картер масло загрязняется прежде всего органическими примесями.

Крупные частицы – конгломераты (до 30…40 мкм), образующиеся в результате цементирующего действия асфальтосмолистых продуктов

ипопаданиявмасловоды, поддействиемсобственноговесавыпадаютв осадок, формируя на деталях низкотемпературной зоны двигателя вредные отложения, называемые шламами. Этому препятствуют диспергирующие присадки, которые сдерживают коагуляцию частиц, могут размельчитьидажеперевестивколлоидныйрастворорганическиечастицы

имелкодисперсную фазу.

Увеличение содержаниявмаслемеханических примесейвопределенный момент может уменьшиться или прекратиться. Это происходит, когда срабатывается диспергирующая присадка. При этом частицы загрязнения укрупняются и в большей степени удерживаются масляными фильтрами.

Присутствие воды в работающих маслах объясняется следующим рядом причин:

попаданием из камеры сгорания вместе с прорывающимися га-

возможным проникновением в картер из системы охлаждения;

из-за конденсации влаги в случае резкого снижения температуры двигателя при его охлаждении.

Содержание воды в масле ухудшает его эксплуатационные свойства: повышаетсякоррозионностьиухудшаютсясмазывающиесвойства. При этом возрастают водородный износ деталей и коррозия вкладышей подшипниковскольженияидругихдеталейизцветныхметалловисплавов при высоких температурах.

Для нейтрализации вредного воздействия воды следует содержать системуохлажденияивентиляциикартерадвигателявисправномсосто-

янии, сокращать время прогрева двигателя до рабочей температуры

исоблюдать его оптимальный температурный режим.

Впроцессе старения масел прежде всего окисляются углеводороды и срабатывают присадки, а затем изменяются физико-химические

иэксплуатационные свойства, такие как вязкость, температура вспышки, коксуемость, содержаниеводы, щелочныеикислотныечисла, содержание нерастворимых осадков и продуктов изнашивания.

Вязкостьмаславпроцессеработыдвигателяможетувеличиваться

иуменьшаться. Увеличивается вязкость в результате испарения легких фракций и накопления в масле продуктов неполного сгорания топлива в виде сажи и окисления углеводородов. Уменьшается вязкость масла врезультатепопаданиявнеготоплива, разрушающегополимернуюприсадку.

Такжеувеличениевязкостиобычного, незагущенногоминерального масла происходит и при нормальной работе двигателя, когда в нем накапливаются продукты окисления, полимеризации, износа и сгорания. При этом интенсивность повышения вязкости зависит от температуры взонахокисления, качестватоплива(т.е. содержаниявнемсеры), совершенства процесса сгорания топлива, эффективности фильтрации масла

ипопадания в него охлаждающей жидкости.

Значительное увеличение вязкости масла нежелательно, так как при этом уменьшается его поступление к парам трения, снижается эффективность фильтрации и ухудшаются пусковые свойства двигателя.

При неполномсгорании топлива или вследствие его утечек из системы питания оно может попадать в масло. В результате вязкость масла заметно уменьшится, окисление его произойдет быстрее, смазывающая способность ухудшится, возрастут отложения и нарушится режим жидкостного трения. В результате возможно повреждение подшипников скольженияколенчатоговала, анадругихдеталяхпоявятсяобразования нагараи лаковые отложения. Обычновязкостьмаселоцениваютс помощью прибора под названием вискозиметр (рис. 29).

4

Рис. 29. Прибор для определения кинематической вязкости масла:

А, Б – соответственно узкое и широкое колено; а, б – метки; 1 – капилляр; 2, 3 – нижнее и верхнее расширение; 4 – отводная трубка; 5 – расширение; 6 – стакан; 7 – крышка; 8 – термометр; 9 – электроплитка

3.4.2. Специфика работымоторного масла

вдвигателях внутреннего сгорания

Взависимости отусловийработыихимического изменениясостава масла в ДВС в нем выделяют три зоны:

высокотемпературную, кудавходяткамерысгоранияиобращенные к нимповерхностиднища поршней, а также верхние частицилиндров с впускными и выпускными клапанами, которые при температуре сгорающей рабочей смеси нагреваются до 800 °C;

среднетемпературную, кудавходятпоршниспоршневымикольцамиипальцами, верхниечастишатуновистенкицилиндров, подвергающиеся максимальной температуре нагрева до 300…350 °C;

низкотемпературную, кудавходятколенчатыйваликартер, где температура в области коренных и шатунных подшипников скольжения достигает 180 °C.

В процессе работы двигателя моторное масло под действием масляного насоса принудительно проталкивается вверх через все вышеуказанные термические зоны, а затем самотеком поступает в картер. При этом оно, подвергаясь термическому воздействию, должно проявлять термоокислительную стабильность, т. е. устойчивость к окислению в тонком слое при повышенной температуре.

Оценку термоокислительной стабильности обычно определяют методом прочности масляной пленки.

В средне- и низкотемпературных зонах прогретого двигателя масло интенсивно испаряется и образует «масляный туман». Это говорит о том, что оно недостаточно физически стабильно и при повышенных температурах изменяет свои свойства. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается. Этотпроцессхарактеризуетсяминимальнойтемпературоймасла, прикотороймасляныепарыотнагревания, попадаяватмосферу, смешиваются своздухомиобразуютгорючуюсмесь, вспыхивающуюотпламениогня. Такая температура называется температурой вспышки масла.

Чемвышебудеттемпературавспышкимасла, темменьшеиспаряемостьмасла, аследовательно, лучшебудетегофизическаястабильность.

Температуру вспышки масла определяют экспериментально в специальном стандартном приборе.

3.4.3.Процесс нагарообразования

ввысокотемпературной зоне двигателя

Врезультате насосного действия поршней при работе двигателя моторное масло частичнопопадает вкамерусгорания, где сгорает вместе с топливом, но некоторая его часть, расплываясь по днищу поршней

игорячимстенкамкамерысгорания, остаетсянаихповерхностяхввиде слоягустойсмолистоймассы, азатемврезультатеглубокиххимических превращений преобразуется втвердые углеродистые вещества, которые называются нагаром.

По своей структуре нагар может быть монолитным, пластинчатым

ирыхлым. Его химический состав зависит от качества масла и топлива, от режима работы двигателя, запыленности воздуха, наличия и характераприсадок ит. д. Поэтомунагарпосвоейприроде крайненепостоянен. Основнуюего частьсоставляюткарбеныикарбоиды– 50…70 %, асфальтены и оксикислоты – 3…6 %, смолы и масла – 15…40 % и золы –

1…10 %.

Чем холоднее стенки камеры сгорания, тем больше на них формируетсянагар(летомнагараобразуетсяменьше, чемзимой). Этообъясняетсятем, чтововремяфазыростаегоколичествоопределяетсяразмером зонынизкойтемпературы, прилегающейк поверхностиметалла, тоесть чем больше эта зона, тем больше нагар. В зоне высокой температуры нагар не образуется, так как масло сгорает полностью или остаются углеродистые частицы, которые не могут удержаться на поверхности, лишенной связующей среды.

Обильный нагар ухудшает охлаждение камеры сгорания и уменьшаетее объем. В результате этого увеличиваетсястепеньсжатия, возникаетдетонационный металлическийстук, имощность двигателяснижается. Кроме этого, возможно разрушение деталей и узлов в двигателе из-за преждевременного воспламенения смеси от раскаленных частиц нагара, которые также могут вызвать абразивный износ зеркальной поверхности гильз цилиндров и загрязнение моторного масла.

Дляборьбы с нагарообразованием необходимо создавать нормальныеэксплуатационныеусловия, обеспечивающиеподдержаниеоптимального теплового режима работы двигателя.

Нагар с деталей удаляют механическим или химическим способами, используя различные растворы.