Экспертиза присадок к маслам
Avtobest72.ru

Автомобильный портал

Экспертиза присадок к маслам

Экспертиза присадок к маслам: теория чудес

Присадки к маслам — что это? Что дают самые спорные препараты автохимии? В теорию вопроса углубился профессор Александр Шабанов.

Ехидная усмешка рекламы любит прятаться за обилием обещаний и заумностью формулировок. Типичный пример — автохимия: напустить тумана здесь проще простого. Развеять его помогает классическая теория двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которая прекрасно знает, на какие реальные эффекты можно надеяться.

На что обычно хочется повлиять среднему потребителю, изучающему витрину с препаратами? Пожалуй, на мощность и динамику автомобиля. Да еще на расход топлива. А возможно ли такое теоретически? И если да, то как этот эффект получить? И неплохо бы знать, насколько существенным он может быть, чтобы заранее не готовиться к чудесам.

ИНФОРМАЦИЯ К РАЗМЫШЛЕНИЮ

Берем литр топлива и сжигаем его в двигателе. Какая часть этого литра принесет нам пользу, а какая пропадет зря? Иными словами, чему равен коэффициент полезного действия?

Самыми совершенными и эффективными являются тяжелые малооборотные судовые дизели с цилиндрами больших диаметров. Там из каждого литра топлива на пользу идет до 520–540 миллилитров. Остальное греет воздух (вместе с отработавшими газами и охлаждающей жидкостью), а также крутит насосы и агрегаты. Совсем небольшая часть (не больше 10–20 мл) не сгорает, а потому портит атмосферу. Чем миниатюрнее двигатель и чем выше обороты, тем меньше топлива идет в толк. В одноцилиндровом бензиновом движке бензопилы или газонокосилки из литра бензина толково используется всего 150–200 мл. Автомобильные двигатели — где-то посередине.

В реальности всё гораздо хуже, чем на стенде. К примеру, едем мы в пятницу из города (читай: стоим в пробке). Мотор крутится на холостых, качество сгорания никудышное. Из того же литра бензина не сгорит 80–100 мл: сказывается плохое качество газообмена, а вместе с ним и сгорания — из-за сильно прикрытой дроссельной заслонки. А все остальное топливо идет на обеспечение жизни мотора, нам от него не достается ничего — разве что в виде холодного потока от кондиционера. Иными словами, эффективная мощность, а также эффективный и механический КПД вообще равны нулю, поскольку машина не движется. При увеличении подачи топлива мощность растет, а с ней и оба этих КПД. Но в любом случае механический КПД при номинальной частоте вращения коленчатого вала и полной нагрузке не поднимается выше 0,75 для высокооборотного двигателя и 0,90–0,92 для малооборотного. А в среднем для автомобильного мотора в режимах городского цикла он составит 0,35–0,50.

Итак, мы, во‑первых, сжигаем не всё, что льем в цилиндры. Во‑вторых, слишком много расходуем на обеспечение функционирования мотора, то есть на механические потери.

Пути повышения эффективности ДВС очевидны: нужно повысить полноту сгорания и снизить непроизводительные потери. На качество сгорания присадки точно не влияют. А на потери?

Степень совершенства двигателя и процессов, происходящих в нем, наиболее полно характеризует так называемый эффективный КПД. Это произведение двух других коэффициентов полезного действия: индикаторного, который, условно говоря, отвечает за качество того, чтó и как горит, — и механического, который поясняет, сколько топлива сжигается только для обеспечения жизни самого двигателя. Ведь необходимо компенсировать то трение, которое обязательно присутствует в узлах, обеспечить работу механизма газораспределения, насосов, генератора, без которых двигатель не может функционировать.

КРИЗИСНЫЙ МЕНЕДЖЕР

Механические потери, съедающие львиную долю топлива, состоят из нескольких слагаемых. Потери на привод механизма газораспределения плюс расходы на масляный и топливный насосы, помпу системы охлаждения, генератор и привод крыльчатки вентилятора, а также на мощность, необходимую для осуществления процесса газообмена, —это так называемые насосные потери. Всё остальное (от 50 до 80%) — потери на преодоление сил трения в двигателе. Вот с трением как раз и борются триботехнические составы.

table-01

В двигателе трение может быть трех видов.

При сухом трении две шероховатые поверхности скребутся друг о друга без всякой смазки. Такое случается только тогда, когда смазочная система еще не работает, то есть в пусковых режимах после длинного простоя.

В случае граничного трения между поверхностями есть следы масла, но толщина разделяющего слоя недостаточна для формирования устойчивой пленки. Это возможно в некоторых рабочих режимах — например, при низкой частоте вращения коленчатого вала и высокой нагрузке. Такое может случиться и если нагрузки на узлы трения велики, а масло слишком горячее.

Третий вид, основной, — гидродинамическое трение: поверхности деталей, образующих пару трения, разделены устойчивой масляной пленкой, толщина которой превышает некоторую критическую величину, условно принимаемую за утроенную суммарную высоту шероховатостей поверхностей.

table_04_1

Особо продвинутые могут возразить: но ведь на абсолютно гладких поверхностях и масло держаться не будет, вспомните, дескать, про хонингование. И будут правы! Однако тут начинают работать новые свойства поверхностей, обусловленные применением трибосоставов. Но об этом — чуть ниже.

Итак, как работают трибосоставы? Вариантов может быть несколько, и они зависят от того, на базе какого активного компонента эти составы построены. Основные механизмы следующие.

Микрошлифовка. Наиболее эффективный по воздействию на поверхности трения трибосостав построен на базе геомодификаторов трения — минеральных порошков особого состава, которые при формировании защитного слоя шлифуют рабочие поверхности узлов трения, уменьшая высоту микронеровностей в два-три раза. При этом на 15–20% увеличивается твердость поверхностных слоев пар трения. А это означает рост износостойкости поверхностей — твердость с ней коррелирует очень четко.

Металлоплакирующие составы укрывают шероховатую поверхность новым микрослоем, состоящим из мягких металлов (чаще всего из меди), при этом шероховатость тоже резко падает. Уменьшается и коэффициент трения. Но при этом снижается твердость! Очевидно, что компенсация износа мягкого защитного слоя будет происходить, только когда в масле достаточно «строительного материала» — той же меди, а потому использование таких составов требует регулярного ввода их в масло, как минимум при каждой его смене.

Плакирование слоистыми модификаторами или полимерами. Это отдельная группа составов, которые содержат вещества (например, графит, дисульфид молибдена, тефлон), чье внедрение в поверхностные слои узлов двигателя резко снижает коэффициент трения. Удаление отложений. Большинство трибосоставов при вводе в двигатель начинают его активно мыть, удалять отложения в зонах трения. В частности, это улучшает подвижность поршневых колец, их прилегаемость к зеркалу цилиндра.

И ЧТО?

Что это дает двигателю? Эффектов несколько, и в сумме они дают рост мощности и снижение расхода топлива.

Удаление царапин. Это один из важных аспектов воздействия трибологических составов на процессы трения. Они умеют «залечивать» рабочие поверхности.

В процессе жизненного цикла на поверхностях вкладышей подшипников, шеек коленчатого вала, цилиндров и поршневых колец образуются продольные царапины, сколы антифрикционного слоя, раковины и прочие «украшения». Глубина этих дефектов обычно существенно превышает рабочую толщину масляной пленки. Но в результате обработки двигателя трибосоставом дефекты зашлифовываются или плакируются. При этом восстанавливается несущая способность подшипников, что также снижает механические потери, особенно у «пожилого» мотора.

table_02_1

Снижение трения. Трибосоставы снижают коэффициенты трения! Есть целый спектр режимов работы двигателя, в которых либо масляная пленка слаба (при малых оборотах), либо нагрузки слишком велики (номинальные режимы), либо масло слишком горячее (они же плюс малые обороты с высокой нагрузкой). В этих зонах велика доля граничного трения, которое может на порядок превышать гидродинамическое. Именно поэтому максимальный эффект обработки двигателя трибосоставами проявляется на холостом ходу, когда вся вырабатываемая при сгорании энергия идет на механические потери, а также на малых оборотах и при номинальных нагрузках на двигатель.

А вот при средних нагрузках, обычно характерных для шоссейного цикла езды, эффект менее заметен. Но там мотору и так неплохо живется — давление масла высокое, обдув хороший, режим работы относительно стабильный.

Рост и выравнивание компрессии. Удаление отложений, а также залечивание дефектов трения на рабочих поверхностях цилиндров и колец на практике проявляется заметным ростом компрессии и ее выравниванием между отдельными цилиндрами. Тут тоже получается процент-другой экономии, но главное — улучшение пусковых показателей двигателя.

Ошибка в терминологии

Присадки в масло как таковые — неотъемлемая часть обычного товарного масла, формирующая его свойства. Мы заливаем присадки всякий раз при смене моторного масла, причем их количество составляет 20–30% общего объема масла. А описываемые препараты не формируют его свойств — они влияют на свойства поверхностей трения. Это совсем другая область. Потому правильнее называть группу препаратов триботехническими составами.

Геомодификаторы трения (ГМТ) — группа трибосоставов, имеющая в качестве активного элемента мелкодисперсные минеральные порошки на базе серпентинита (змеевик), обеспечивающего мягкую микрошлифовку поверхностей трения и формирование на нем защитных слоев.

Металлоплакирующие составы — группа трибосоставов, активным компонентом которых являются мелкодисперсные частицы мягких металлов, чаще всего меди. Формируют в узлах двигателя стойкую пленку, укрывающую шероховатую рабочую поверхность зоны трения.

Слоистые модификаторы — группа трибосоставов, в которых работают вещества (графит, дисульфид молибдена и аналогичные), обеспечивающие благодаря слоистой структуре аномально низкий коэффициент трения в поверхностных слоях рабочих поверхностей трения.

«Кондиционеры металлов» — маркетинговый термин, введенный производителем состава. Формируют защитную «сервовитную» пленку (тоже маркетинговый термин), по всем признакам обладающую свойствами составов вышеописанных групп.

И СКОЛЬКО?

С теорией ясно: трибосоставы способны приносить пользу. А на практике? Наибольший эффект следует искать там, где доля механических потерь сильнее всего влияет на КПД. А это, конечно же, холостой ход. Обороты минимальны, двигатель работает в режиме преимущественно граничного трения. Допустим, что обработка трибосоставом снизила коэффициенты трения в полтора раза. Теперь примем, что доля потерь на трение в общем балансе механических потерь составляет 60%. Это означает, что суммарный ожидаемый эффект снижения расхода топлива в режиме холостого хода может составить до 20%!

Зона малых частот вращения, до 1500–2000 об/мин, характеризуется примерно равным соотношением зон гидродинамического трения и граничного. Эффект снижения гидродинамического трения зависит от исходного состояния двигателя. У нового, правильно обкатанного, он практически незаметен. Если же двигатель был побит жизнью и неласковым владельцем, а вкладыши и цилиндры поцарапаны, то тут за счет восстановления поверхностей можно ждать около 5–7% снижения потерь на трение. Суммарный же эффект может составить 10–12%, что в пересчете на экономию топлива даст 3–6%, в зависимости от нагрузки на двигатель.

В основной зоне работы двигателя, когда работает гидродинамика, видимый эффект снижения потерь на трение будет минимальным — те же 5–7%, причем зависящие от исходного состояния двигателя. А это сулит снижение расхода топлива всего на 1,5–2,0%.

Читать еще:  Какой документ подтверждает право собственности на автомобиль

table_03_1

Если в пробках стоять больше, а на трассу вообще не выезжать, экономия будет заметнее, поскольку в этих режимах более значима мощность потерь на трение. Если использовать машину в режиме деда-дачника, то видимый эффект будет меньше: в этих режимах механический КПД и так неплохой, небольшое его увеличение даст лишь несколько процентов снижения расхода топлива. В среднем не больше 5–10%. Много это или мало? Решайте сами!

А что ждать от мощности и динамики?

Рост мощности должен быть прямо пропорционален снижению мощности потерь на трение. Сколько это в «лошадях»? Допустим, тот же самый мотор имеет номинальную мощность 105 л.с. При механическом КПД, равном в номинальном режиме 0,73 (для атмосферника это где-то так), на механические потери приходится 39 л.с.

На номинале, где в основном работает гидродинамика и лишь малая часть времени приходится на граничное трение, снижение мощности механических потерь составит 5–8%. Это две-три «лошадки». Много? Не очень — но соизмеримо с результатом простейшего тюнинга мотора, без его вскрытия. Важно другое: наибольший эффект по динамике, как показывает практика испытаний, идет от изменения моментной кривой двигателя. Несмотря на сравнительно небольшой рост максимального крутящего момента, его максимум сдвигается ближе к зоне малых оборотов и сама кривая получает полку. А это то самое, что в большей степени ощущается при нажатии педали акселератора.

Итак, даже с точки зрения теории толк от трибосоставов вполне объясним. Но это только начало разговора о присадках в масло. Остается еще много вопросов — например, что еще они могут, какие лучше и как их применять. Но об этом — в следующий раз.

Экспертиза моторных масел

Влияние моторного масла на рабочие характеристики и долговечность силового агрегата автотранспортного средства играет значительную роль. Если в автомобиле будет использоваться продукт низкого качества, это приведет к неисправности двигателя, капитальному ремонту и замене мотора. Такие действия потребуют немалых вложений. Как избежать подобной ситуации? Можно провести исследование смазочного материала в специальной лаборатории.

Такой важный продукт при несоответствии заявленным характеристикам сможет причинить автомобилю значительный ущерб. Суть функций моторных масел в защите двигателя и профилактике износа деталей. К сожалению, фальсификаты популярных марок еще нередко появляются в розничной сети. Причиной поломки двигателя очень часто является некачественное автомобильное масло, кроме того, при использовании продуктов низкого качества существенно снижается ресурс мотора. Опознать некачественную смазку поможет экспертиза моторного масла, которую проводят в специальных центрах. Воспользоваться этой услугой могут:

  • любой из автовладельцев, желающий узнать соответствует ли смазочный материал необходимым параметрам;
  • представители оптовых торговых предприятий перед закупкой большой партии смазочной продукции в случае возникновения сомнений.

Центр независимой экспертизы также выполняет сравнительный анализ смазок различных брендов.

Таким образом, экспертиза моторных масел — это исследование состава продукта на соответствие заявленным параметрам и наличию сторонних примесей.

В каких случаях необходима лабораторная экспертиза

Экспертное заключение окончательно ставит точку в спорных вопросах. Исследование ГСМ может понадобиться в следующих случаях:

  • произошла поломка двигателя, сервисный центр отказал в гарантийном обслуживании;
  • недобросовестная работа СТО; автовладелец пытается доказать, что в мастерской заливают некачественную моторную жидкость;
  • в случае возврата автомобиля производителю в гарантийный период;
  • нарушение прав потребителя в розничной или оптовой торговой сети (если возникают сомнения в качестве товара).

В любом из подобных случаев лабораторные исследования смогут подтвердить состав продукта документально.

Процесс экспертной оценки

Исследование проводится в несколько этапов. Сравнительный анализ, пожалуй, самый объективный и полный, но ввиду его высокой стоимости применяется относительно редко. Физико-химический анализ наиболее популярен, он более доступен и прост. Он заключается в изучении рабочих характеристик, а именно:

  • вязкость моторных масел при разных температурных показателях;
  • уровень антиоксидантной устойчивости;
  • характер износа металлического шарика на специальной машине трения;
  • коэффициент трения;
  • совместимость продукта с каталитическими нейтрализаторами;
  • склонность к образованию нагара;
  • влияние на расход топливного ресурса;
  • плотность и сульфатную зольность.

Если какой-то один из перечисленных показателей не соответствует заявленным стандартам, продукт признается некачественным.

Стоит заметить, что на правильность результатов в некоторой степени влияют условия хранения, транспортировки и эксплуатации.

Изменение вязкостных свойств исследуют таким образом: сначала проводят анализ показателя вязкости до процесса термоокисления, затем поле него. Этот показатель влияет на защитные свойства, направленные на уменьшение образования нагара и соединений углерода. Именно эти факторы вызывают коррозию металла. Воздействие кислорода (процесс окисления) происходит под действием высоких температур, соответствующих рабочим. Масло начинает менять свои свойства в таких условиях, и чем ниже показатель этих изменений, тем лучше для силового агрегата.

Физико-химический анализ способен выявить область поражения и причину возникновения поломки.

Проведение лабораторных исследований

Для проведения анализа качественных характеристик масел потребуется два образца: свежий и отработанный продукт. В основе проверки лежит изменение физико-химических характеристик вещества. Алгоритм испытаний напрямую зависит от того, какая жидкость тестируется:

Анализ можно проводить исключительно в лабораторных условиях с применением специального оборудования. Во время проведения тестирования учитываются факторы, изменяющие свойства масел в процессе работы. При старении смазки снижается показатель ее вязкости, что увеличивает силу трения, а соответственно, и износ деталей двигателей. Выработка влияет и на экономичность потребления топливного ресурса: чем старше масло, тем больше расход топлива.

Стендовые испытания позволяют дать оценку отработанного и нового образца определенной марки. Оптимальным вариантом считается забор образцов специалистом лаборатории. Сравнительный анализ образцов идентичных продуктов производится при условии, что оба поставляются в лабораторию в нераспечатанной упаковке. Желательно при этом иметь документ или чек, свидетельствующий о месте приобретения товара.

По желанию клиента проводится исследование на наличии сторонних примесей в составе испытуемого вещества. Такие анализы — процедура очень ответственная, ведь их результат не должен вызывать сомнений и быть предельно точным. Результат испытаний покажет:

  • соответствие материала заявленным производителем показателям;
  • термостабильность смазочного материала;
  • влияние продукта на износоустойчивость деталей мотора.

Влияние содержания химических элементов на результат анализа моторного масла

Чтобы правильно прочитать анализ масла необходимо знать, какая роль отводится каждому компоненту, и в какой мере изменения его качеств могут влиять на работоспособность двигателя. Рассмотрим основные составляющие вещества, и их возможные изменения в результатах испытаний.

Соединения и комплексы молибдена (Mo) в свежих маслах применяются в качестве модификатора трения. Основная задача этих соединений — снизить негативное воздействие трения деталей двигателя. Кроме этих качеств молибден отвечает за снижение уровня шума при работе мотора, проявляет антиоксидантные свойства и существенно снижает износ деталей. Органическое соединение MoDTC в маслах содержится в количестве 50-75ppm, такой показатель является самым оптимальным. Содержание 500-1100ppm соответствует рекордным показателям, влияющих на мощность силового агрегата.

Присадка ZDDP нацелена на снижение износа, антикоррозийное действие, антизадирное и антиокислительное свойства. В ней содержится элемент фосфор (Р). Такая присадка применяется практически во всех смазочных продуктах. Фосфор присутствует и в молибденовых комплексах.

Еще один элемент присадки ZDDP — цинк (Zn). Его действие идентично фосфору. В результатах испытаний упоминаются оба вещества в паре.

Следует учитывать, что цинк — составляющая деталей мотора: из оцинкованного металла выполнены трубки, радиаторы, составляющие резьбовых соединений. В некоторых двигателях применяются подшипники, изготовленные из сплава, содержащего данный элемент.

Очень редко в привычных для автолюбителей продуктах может встречается барий (Ва). Его действие направлено на защиту от коррозии и очищение поверхности (использование в присадках в качестве диспергирующих добавок и моющих компонентов).

В состав большинства смазочных жидкостей входит сукцинимид бора, который является беззольным дисперсантом. Кроме того, он нейтрализует кислоты и способен растворять антифрикционные и противоизносные присадки. Содержание бора (В) в свежей смазке в среднем 75ppm. В процессе выработки его содержание снижается.

Магний (Mg) и его соединения применяются в присадках, обладающих комплексом качеств:

  • моющие;
  • нейтрализующие;
  • диспергирующие;
  • антикоррозийные;
  • снижающие зольность и содержание серы.

У присадок с Mg (сульфонат магния) есть один минус: они недостаточно эффективны в нейтрализации кислот по сравнению с присадками, содержащими кальций (Са). В анализах характерна такая картина: щелочное число продукта не снизилось, а кислотное возросло. Это указывает на то, что процесс нейтрализации не достаточно эффективен. В результате тестирования Са и Mg указывают в паре.

На наличие в продукте сульфонатов Са указывают значения в анализе:

  • Са — 3000-3200ppm;
  • наличие серы – 0.400;
  • зольность — 1.3-1.4%.

Салицилаты проявляют себя несколько иначе:

  • Са — 1700-2500ppm;
  • количество серы почти вдвое снижено (0.230);
  • зольность – 0.8-1.15%.

Сульфонаты и салицилаты натрия (Na) используются в качестве компонентов нейтрализаторов кислот. Некоторые торговые марки используют эти сложные соединения дополнительно с кальциевыми. Такой «союз» обеспечивает наименьшую зольность.

Олово (Sn) присутствует в материалах деталей (вкладыши, подшипники, клапаны). При значительном износе клапанов или вкладышей в отработанном образце может быть обнаружен этот элемент.

Свинец (Pb) в результате анализа указывает на износ подшипников и вкладышей.

Содержание алюминия (Al) в свежих образцах масел (с Мо) или в виде мусора не считается отклонением от нормы. В отработанных образцах может указывать на износ поршней, деталей маслонасоса, теплообменника и других деталей, покрытие которых имеет в составе этот элемент.

Железо (Fe) указывает на износ узлов (кулачки, распредвалы и др), а также появляется в результатах исследований при притирке цепи ГРМ и звезд. Количество обнаруженного железа растет с длительностью пробега автомобиля.

В норме содержание хрома (Cr) 1-2ppm, а при значении более 5-7ppm имеет место проблем в ЦПГ (цилиндpо-поpшневая группа). Высокое содержание хрома говорит об износе уплотнителей.

Довольно часто в результате исследования фиксируется содержание меди (Cu) как в свежих, так и в рабочих образцах. Ее можно встретить в новых авто как результат притирки деталей. Иногда следы вещества имеются в отработках в условиях летней эксплуатации.

В деталях турбонагнеталей и клапанах имеется никель (Ni). При износе его следы могут обнаружиться в отработанном материале, но встречается эта проблема крайне редко.

Титан (Ti) содержится в присадках, действие которых характеризуется:

  • хорошей растворимостью в масле;
  • антизадирными свойствами;
  • антиоксидантными;
  • снижающими износ.

Марганец (Mn) чаще всего встречается в топливных присадках. Обнаруживается в смазках редко.

В свежих образцах не содержится литий (Li). Его присутствие в отработке говорит о загрязнении смазкой в заводский условиях или при ремонте мотора на СТО.

В отработанные образцы калий (K) попадает из топливных присадок, незамерзающей жидкости (антифриза) через прокладку ГБЦ.

Читать еще:  Что будет, если на полном ходу включить заднюю передачу

Кремний (Si) свидетельствует о попадании пыли, песка и загрязнений силиконовыми герметиками при ремонтно-диагностических манипуляциях.

Кинематическая вязкость при 40C в отработанном масле показывает степень снижения свойств. Если этот показатель превысит уровень в неотработанном образце, значит, имеет место полимеризация продуктов сгорания.

Кинематическая вязкость при 100C градусах должна соответствовать классификации SAE. Несоответствие отмечается, хоть и нечасто, и относится к производственным ошибкам. Существуют специальные таблицы значений КВ при 100C. Если в рабочем варианте это число снижено, то требуется произвести замену масла.

Индекс вязкости определяется при 40C и 100C градусах.

На антиоксидантную способность указывает так называемое щелочное число. В свежих маслах параметр определяется от 5 до 12 мг на 1г. В отработках при показателе менее 2.5 мг стимулируется повышение кислотности, что указывает на исчерпание ресурса щелочи. Такие продукты уже не справляются с поставленной задачей. Требуется замена смазочного материала.

Кислотное число определяется методом ASTM D 974. Нормальный показатель от 1.5 до 3.0 мг. КОН на 1г. в свежих образцах.

Температура вспышки масла определяется в градусах Цельсия. В открытом тигле этот параметр равен 225C, в закрытом — 200C. Снижение показателя говорит о проникновение топлива в моторную жидкость.

Сульфатная зольность указывается в %. Присутствие компонента – это продукт сгорания металлосодержащих присадок. Оптимальный вариант — рекомендуемый уровень этого значения без отклонений в любую из сторон.

Температура застывания измеряется в градусах Цельсия. Параметр определяется опытным путем и зависит от внешних температур и эксплуатационных условий.

Динамическая вязкость CCS выражается в мПас и должна соответствовать классификации SAE J300.

Испарение масс NOACK показывает сколько масла сможет испариться за единицу времени (1 час) при +250C. Чем ниже этот показатель (выражается в %), тем стабильнее термодинамика, и потери на испарение минимальны.

pH — кислотность показывает содержание ионов водорода в жидкости. Измеряется с помощью pH-метра. При значении рН от 3.5 требуется замена масла.

Количество серы не должно превышать 0.03%. Такой показатель указывает на безопасность и чистоту продукта, зависит от пакета используемых присадок.

Окисление исчисляется в условных единицах IR Units и измеряется инфракрасным спектрометре Фурье. Значение выше 15 в свежем испытуемом образце указывает на присутствие эстеров.

Нитрация измеряется аналогично окислению. Это значение важно для определения интервала замены. С увеличением пробега оно возрастает. В свежих образцах составляет 5-7 у.е.

HTHS (высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига) выражается в миллипаскалях в секунду. Применять материалы с высоким показателем HTHS можно только в агрегатах, которым они рекомендованы производителем.

Совокупность всех показателей в лабораторном анализе моторных масел обозначит картину качественных характеристик, и поможет выявить причину неисправности в двигателе.

Экспертиза моторного масла

От состояния горюче-смазочных материалов зависят технические характеристики автомобиля, долговечность и безаварийная работа двигателя. Определить состав и физические параметры смазки по внешнему виду не смогут даже опытные автомобилисты и работники СТО. Именно поэтому для оценки ее качества проводят экспертизу моторного масла. Это специализированное техническое исследование, выполняемое в аккредитованных лабораториях.

Случаи проведения экспертиза моторного масла

Смазочные материалы используют для снижения трения и, следовательно, износа подвижных трущихся деталей двигателя. Брендовые производители гарантируют высокие эксплуатационные характеристики своей продукции, однако, если автовладелец приобрел фальсификат, то ожидаемого эффекта масло не даст и даже сможет привести к поломке автомобиля. Кроме того, характеристики смазки снижаются в процессе эксплуатации.

Заказчиками независимой экспертизы моторного масла могут стать:

  • владельцы автомобилей, желающие получить информацию о качестве ГСМ;
  • оптовые покупатели масел (автомагазины, сервисные центры), планирующие приобрести крупную партию продукции или начинающие работу с новым поставщиком (производителем);
  • физические и юридические лица, проводящие сравнительную характеристику масел различных брендов.

Эксперты в лабораторных условиях определяют качественные показатели и характеристики смазки, процент ее выработки, соответствие требованиям транспортного средства.

Вопросы экспертизы

Основная задача исследования – определить качество масла. В частности, эксперт отвечает на такие вопросы:

  1. Соответствие физических свойств указанным производителем. Определяется вязкость масла при различных температурах, антиоксидантная стойкость, коэффициент трения, склонность к образованию нагара, плотность, расход смазки.
  2. Соответствие химического состава испытуемого образца заявленному производителем, наличие и концентрация примесей, влияющих на работу двигателя. Так, определяется присутствие таких примесей как: топливо (допустимо до 7%), вода (должно быть до 0,5%, более высокие значения приводят к окислению масла и внутренней коррозии элементов), антифриз (концентрация натрия и калия – в среднем до 0,05%). Также контролируются нитрование, степень окисления, содержание сажи – нормы устанавливаются производителем.
  3. Присутствие в образце элементов износа. На ранней стадии износ деталей и узлов можно диагностировать по наличию в масле металлов (алюминий, железо, медь, свинец, хром, никель, олово).
  4. Процент отработки смазки (щелочное число). Показателем контроля является деградация присадок, применяемых для модификации трения (соединение молибдена), снижения износа, антикоррозионного действия (соединения фосфора и цинка) и др. Рекомендуется менять масло при снижении щелочного числа до 50-60% от первоначального значения. Предельный уровень, при котором еще можно эксплуатировать двигатель, составляет 30-40%.
  5. Возможное влияние качества масла на поломку автомобиля.
  6. Определение более качественного вида масла.

При сравнении различных марок на экспертизу предоставляются нераспечатанные канистры смазочных материалов. А при определении степени отработки ГСМ – две пробы: образец нового масла и бывшего в эксплуатации.

Получить бесплатную консультацию эксперта

Проведение экспертизы моторного масла автомобиля

Порядок проведения исследования моторного масла автомобиля во многом зависит от постановки задач эксперту и причин проверки. Экспертиза нужна в таких случаях:

  • для доказательства факта продажи контрафактного смазочного материала;
  • при подозрении факта мошенничества на СТО – залили более дешевое и некачественное масло, чем указано;
  • при оформлении возврата автомобиля продавцу в гарантийный период;
  • при приобретении партии некачественного масла для обоснования возврата и др.

Подготовка и назначение

Для качественного проведения экспертизы, результаты которой можно будет использовать в качестве доказательства в судебном разбирательстве, важно правильно выполнить подготовительные стадии.

Чтобы сделать экспертизу моторного масла нужно пройти такие этапы:

  1. Соблюсти процедуру забора проб образцов на исследование. Во избежание ошибок это лучше доверить эксперту.
  2. Для сравнения разных масел – привезти в экспертный центр нераспечатанные канистры интересующих брендов.
  3. Лабораторный анализ.
  4. Стендовые испытания для определения физических параметров.
  5. Проведение анализа полученных данных и подготовка отчета.

Основные параметры проверки

При выполнении лабораторных и стендовых исследований определяют:

  • химический состав, соответствие его данным производителя;
  • термостабильность масла – сохранение вязкости и сопротивления трения, стойкости к образованию нагара при изменении температуры;
  • противоизносные характеристики масла;
  • процент отработки смазки, возможность его дальнейшего использования.

В работе технические специалисты используют такие методы экспертизы, как химическое исследование в аккредитованной лаборатории, испытание образца на опытной установке, аналитика.

Результат экспертизы

По окончании работ заказчик получает официальные документы экспертизы: заключение с описанием проведенных испытаний и полученных результатов. Также дается оценка качества материала и выдается экспертное заключение о возможности его использования для стабильной и безаварийной работы автомобиля.

В экспертно-консультационном центре «Графо-Логос» можно выполнить исследование любой сложности (фармацевтическая экспертиза, независимая экспертиза топлива и др.). Цена услуги зависит от объема работ и находится на среднерыночном уровне для экспертизы моторного масла в Москве. Заключение имеет юридическую силу и может быть использовано в суде.

ХИМИЯ НЕФТИ

СВОЙСТВА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Битумы Технический углерод Нефтяные масла и присадки Моторные масла Индустриальные масла
Трансмиссионные масла Специальные масла Присадки к маслам Смазки Нефтяной кокс

Понятие присадки

– это вещества, усиливающие положительные свойства базовых масел и придающие им необходимые новые свойства. Мировое производство присадок исчисляется миллионами тонн в год и является важной отраслью нефтехимии. Большинство присадок многофункционально. Их суммарное количество в товарном масле достигает 15-20%. Обычно моторное масло содержит следующие присадки:

  • беззольные диспергирующие присадки (дисперсанты);
  • детергенты (моющие присадки);
  • антиокислительные присадки;
  • противоизносные присадки;
  • антикоррозионные присадки;
  • противопенные присадки;
  • депрессорные присадки.

Всесезонные масла содержат вязкостные (загущающие) присадки, в энергосберегающие масла добавляют антифрикционную присадку – модификатор трения. Для упрощения транспортировки, хранения и смешения базовых масел с присадками используют пакеты присадок, в состав которых входят не только депрессорные и вязкостные присадки. При изменении дозировки пакета получаются масла с различным уровнем эксплуатационных свойств. Однако ряд крупных производителей масел имеет собственное производство присадок и оригинальные рецептуры готовых продуктов, себестоимость которых может быть ниже.

Диспергирующие присадки

Диспергирующие присадки повышают дисперсность попадающих в масло или образующихся в нем нерастворимых загрязнений и стабилизируют образующиеся суспензии. Их доля составляет около половины общего количества присадок в масле. Наиболее распространенные дисперсанты – сукцинимиды, высокомолекулярные основания Манниха, полиэфиры, алкенированные полиамины. Для них характерно наличие длинного углеводородного радикала и полярной части в виде полиаминной или сложноэфирной группировки. Полярными группами молекулы закрепляются на поверхности нерастворимой частицы, а углеводородные хвосты удерживают ее в объеме масла и препятствуют слипанию частиц и их укрупнению.

Детергенты

Детергенты, или моющие присадки, предотвращают образование нагара или лака на нагревающихся деталях. В первую очередь должна быть обеспечена чистота поршней, так как нарушение подвижности поршневых колец и их закоксовывание приводят к прорыву газов в картер, перегреву и задиру поршня; образование нагара на днище поршня ухудшает теплоотвод. – это поверхностно-активные маслорастворимые мыла: сульфонаты, алкилфеноляты и алкилсалицилаты кальция, магния, бария и некоторых других металлов. Они адсорбируются на поверхностях раздела масла с твердыми частицами, а также на поверхностях смазываемых маслом деталей и препятствуют слипанию частиц; частицы приобретают электрический заряд и взаимно отталкиваются. Для нейтрализации кислот, образующихся при сгорании топлива и окисления масла, в состав детергентов вводят мельчайшие частицы карбонатов или гидроксидов металлов, которые нейтрализуют кислоты и предотвращают коррозию цилиндров, поршневых колец и других деталей. Детергенты с избыточным количеством металла (выше стехиометрического) называют щелочными. При сгорании масла образуется зольный остаток, что повышает абразивность, нарушает работоспособность свечей зажигания и выпускных клапанов, приводит к преждевременному воспламенению смеси или даже к детонации. Это требует подбора оптимальной концентрации детергентов в композициях присадок.

Антиокислительные присадки

Антиокислительные присадки уменьшают скорость окисления и накопления в масле продуктов окисления, из которых формируются углеродистые отложения на поршневых кольцах, юбке и днище поршня изнутри. Применяют диалкил- и диарилдитиофосфаты цинка, беззольные дитиофосфаты, дитиокарбонаты различных металлов, производные фенола, ароматические амины. Дитиофосфаты цинка обладают антикоррозионными и противоизносными свойствами и хорошо сочетаются с детергентами. Беззольные антиокислители – пространственно затрудненные фенолы и амины в сочетании с дитиофосфатами цинка – дают синергетический эффект. Оптимальная суммарная концентрация смеси антиокислителей меньше, чем при их индивидуальном применении. Механизм действия антиокислителей основан на переводе образующихся свободных радикалов в стабильные соединения и разложении гидроперекисей. Окислению масла способствует контакт с металлическими поверхностями и частицами износа, которые действуют как катализаторы. В процессе работы двигателя присадки расходуются, при этом некоторые щелочные детергенты тормозят срабатывание антиокислителей. Оптимально сочетаемые присадки продлевают срок службы масла.

Читать еще:  Почему в мороз поездки на автомобиле следует свести к минимуму

Противоизносные присадки

Противоизносные присадки препятствуют изнашиванию поверхностей трения в двигателе. Присадки, работающие по принципу химического модифицирования, в качестве активных элементов содержат серу, фосфор (дитиофосфат цинка), галогены. В тяжелонагруженных контактах они разлагаются, активные элементы взаимодействуют с металлами, образуя тонкий, постоянно возобновляющийся слой сульфидов, фосфидов и хлоридов железа. Это препятствует образованию натиров, рисок, задиров, усталостному выкрашиванию и уменьшает истирание поверхностей трения. Щелочные присадки уменьшают износ цилиндров и поршневых колец двигателей, работающих на топливах с высоким содержанием серы, за счет нейтрализации серной и сернистой кислот, образующихся при сгорании топлив. На поверхностях деталей образуется адсорбированный слой, который препятствует проникновению коррозионно-агрессивных веществ через масляную пленку к металлу.

Антикоррозионные присадки

Антикоррозионные присадки добавляют для защиты от коррозионного поражения и разрушения деталей, изготовленных из сплавов цветных металлов – вкладышей подшипников коленчатого вала, имеющих антифрикционный слой из свинцовистой бронзы, втулок верхней головки шатуна и т. п. Используют дитиофосфаты и дитиокарбонаты металлов, алкилфенольные присадки, содержащие связанную сульфидную серу, производные бензотриазола, серо- и фосфорсодержащие соединения. Механизм действия заключается в образовании прочных пленок сульфидов и фосфидов, не разрушаемых в процессе трения и под действием детергентов и не растворяющихся в слабых органических кислотах – продуктах окисления масла. Антикоррозионные присадки могут проявлять коррозионную агрессивность в отношении сплавов на основе серебра или бронзы с высоким содержанием фосфора.

Противопенные присадки

Противопенные присадки уменьшают склонность масла к пенообразованию. Добавление к маслу дисперсантов, детергентов и других поверхностно-активных веществ снижает поверхностное натяжение; высокая кратность циркуляции масла в двигателях и перепады давления при его истечении также способствуют пенообразованию. Обычно используют тонко диспергированную в объеме масла силиконовую жидкость ПМС-200А (0,002-0,005%). Присутствие в тонких пленках масла, образующего пузырьки, капелек инородного нерастворимого вещества способствует разрыву пузырьков и уменьшению пенообразования.

Депрессорные присадки

Депрессорные присадки понижают температуру застывания масла. Удаление из масла высокоплавких парафинов ухудшает его вязкостно-температурные свойства, поэтому извлекают парафины с температурой застывания выше минус 10-15°С, а требуемая температура застывания (минус 25-30°С и ниже) достигается введением депрессоров. В качестве присадок применяют продукты полимеризации эфиров метакриловой кислоты и алкилирования фенола или нафталина хлорированным парафином. Механизм действия связан с изменением формы и размеров кристаллов парафинов, образующихся при охлаждении масла. В результате уменьшения площади взаимодействия твердой и жидкой фаз охлажденное масло остается текучим до более низкой температуры.

Вязкостные присадки

Вязкостные (загущающие) присадки – высокомолекулярные полимеры, имеющие переменную растворимость в масле при разной температуре, благодаря чему они повышают вязкость масла и уменьшают изменение вязкости при изменении температуры. Вязкостные присадки меньше загущают базовое масло при низкой температуре, чем при высокой. В качестве присадок применяют полиизобутилены, полиметакрилаты, сополимеры стирола с диенами, сополимеры олефинов. Часто вязкостным присадкам придают антиокислительные, диспергирующие или депрессорные свойства, что позволяет снизить содержание в масле последних.

К уравнению изменения кинетики срабатывания присадок масел двигателя работающего на газообразном топливе

Рубрика: Технические науки

Статья просмотрена: 189 раз

Библиографическое описание:

Мусурманов, Р. К. К уравнению изменения кинетики срабатывания присадок масел двигателя работающего на газообразном топливе / Р. К. Мусурманов, С. А. Утаев. — Текст : непосредственный, электронный // Молодой ученый. — 2012. — № 4 (39). — С. 50-53. — URL: https://moluch.ru/archive/39/4490/ (дата обращения: 29.04.2020).

Содержание присадок в маслах снижается во время работы двигателей. К срабатыванию присадок посвящена много работ, в работах Альтшулера и других рассматривается закономерность срабатывания присадок.

Время срабатывания присадок, как правило, подчиняется сравнительно простым закономерностям реакций первого и значительно нулевого порядка, эти закономерности изучены в работах Григорьева Б.П. и работах Денисова Е.Т.. Это иллюстрируется на рис.1 которых приведена зависимость содержания присадок в масле автомобильного двигателя от пробега.

Срабатывание некоторых присадок в начальной период работы масел объясняется их адсорбций на деталях двигателей и на поверхности масляных фильтров.

Рис.1. Зависимость содержания сульфонатных (1) и фенольных (2) присадок в масле от пробега автомобильного двигателя

Однако, наиболее важная причина срабатывания присадок в процессе работы двигателей – физико-химические воздействия их с продуктами старения масла и сгорания топлива.

Щелочные присадки убывают по мере взаимодействия масел с продуктами сгорания топлива, содержащими значительные количество серы и азота. Другая причина снижения щелочности – взаимодействие присадки с продуктами старения самих масел. Замечено, что скорость реакций нейтрализации кислых продуктов убывает по мере исчерпания щелочного запаса масел. Присадки моющего типа убывают по мере накопления нерастворимых в маслах асфальто-смолистых компонентов и других высокодисперсных частиц, для стабилизации которых в высокодисперсном состоянии необходима адсорбция присадок.

Термический распад присадок тоже является одной из причин их срабаиывания. При этом наблюдается не только срабатывание присадок, но и образование в продуктах распада некоторых веществ, вызывающих коррозию деталей машин.

Изучение кинетики изменения щелочности масла считают наиболее простым способом изучения кинетики срабатывания присадок. Скорость расхода щелочной присадки зависит от содержания в продуктах сгорания топлив кислых веществ. Согласно данным работы Морозова А.Г., Орциомова О.М., скорость изменения щелочности К определяется из формулы

(в мг КОН/г) : К=0,35y FS

где: F – расход топлива, кг/ч; S – содержание серы в топливе, %.

y = 0,07. 0,013- величина, определяющая, какая часть образовавшихся при сгорании топлива окислов серы поступает в зону поршневых колец и реагирует с щелочной присадкой.

Следует указать, что выражение К= 0,35y FS получено при допущении полной нейтрализации попадающих в масло окислов серы.

Как видно из рис. 1 скорость срабатывания присадки убывает по мере увеличения пробега автомобиля. Выражение для скорости срабатывания присадки можно записать в виде где С- щелочность, К- константа скорости срабатывания.

Интегрируя это выражение, можно получить простейшую (без учета угара и долива масла) зависимость щелочности масла от времени: (1)

где – начальная щелочность масла.

При отсутствии угара масла срабатывание в точности подчиняется закону (1). Из этого выражения легко найти время срабатывания присадки до заданного значения концентрации : (2)

Отсюда видно, что увеличение ресурса масла путем повышения начальной концентрации присадок не является рациональным приемом.

Изменения содержания присадки в масле с учетом непрерывного угара и равного ему долива масла можно записать уравнением: (3) где: – масса масла, и – скорость угара и долива масла. Интегрируя (3), получим зависимость изменения во времени концентрации присадки : С = (4)

Полагая в выражении t = ∞, получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя:

При относительно малом угаре масла, т.е. при предельное значение концентрации присадки может принимать значение ниже предельно допустимого уровня согласно по данным Крейна С мин ≥ S , где S – содержание серы в топливе, %. По другим данным, минимально допустимая щелочность различна для масла различных марок и составляет при содержании серы в топливе до 0,5% 1,5- 2 мгКОН/г, а при содержании серы до 1% -2-5 мгКОН/г.

Зная значения С 0 и С мин , можно определить предельно допустимый срок работы масла: (6) Отсюда нетрудно выявить, какой должна быть начальная концентрация присадки в масле при бессменной его работе и выполнении условия С ∞ ≥ С мин : (7)

Практический интерес представляет срабатывание присадки в том случае, когда в картер залито масло с одной концентрацией присадки, а угар компенсируется концентрацией присадки. Тогда дифференциальное уравнение срабатывания имеет вид: (8)
Решением этого уравнения является:
(9)

Полагая t → ∞, получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя и вводом присадки: (10) Нетрудно показать, что при вводе концентрации присадок (11) в картере всего времени работы двигателя она будет поддерживатся как в исходном уровне. При С 0 = С мин концентрация присадки должна быть равна: (12)

В этом случае в течение всего периода работы масла концентрации в нем присадки будет предельно низком уровне, что с учетом законов срабатывания должна обеспечит минимальный расход присадки.

В последнее время появились работы, в которых теоретически и экспериментально обосновывается дозированный ввод присадок в масла с целью повышения ресурса масел и машин. В этих работах указывается на необходимость поддержания концентрации присадок в заданном диапазоне путем периодической или непрерывной компенсации их убыли, дозированный ввод присадки рассматривался в работах Альтшулера, Григорьева, работах Крейна.

Предлагается конструкция смазочная система двигателя, содержащая поддон- картер, закрепленный в нижней части двигателя, внутри которого расположен маслоприемник, соединенный посредством трубопровода с масляным насосом, в котором установлен редукционный клапан, масляный фильтр, перепускной клапан соединенный масляной магистралью, редукционным клапаном и снабжена устройством дозированного ввода композиции присадок.

Согласно расчетам, время t ср. срабатывания присадки до заданной концентрации С мин. равно: где: С 0 – начальная концентрация присадки в масле; К- константа скорости срабатывания.

С кинетической точки зрения более целесообразно дробление предназначеннего ла количество присадок на возможно большее число частей и периодическое добавление очередных доз. При делении на n порций время срабатывания возрастает до

(13) которое в раз превышает время срабатывания при одноразовом введении.

Наибольший прирост величины t ср можно обеспечить, поддерживая концентрацию присадки вблизи значения С мин путем непрерывного дозирования добавления присадки со скоростью. Равной скорости срабатывания при С = С мин . В этом случае (14) это в раз больше, чем при одноразовом вводе присадки.

В нашем случае при использование газообразного топлива в систему не предусмотрен долив свежего масла, убывающая концентрация присадок на угар компенсируется с дозированным вводам присадок С в . Уравнение (14) будет иметь вид

(15) При этом содержание присадки в раза больше, чем при одноразовом вводе присадки.

Если концентрация присадки в масле С 0 в три раза превышает минимально допустимую концентрацию С мин , замена одноразового общепринятого ввода присадки с маслом на непрерывное дозирование может обеспечить при этом же расходы присадки увеличение срока срабатывания почти в два раза больше.

Приведенные указывают на большую перспективность метода дозированного ввода присадок, при этом наблюдается положительный эффект в увеличении срок смены масла.

1.Венцель С.В. Применение смазочных масел в автомобильных и тракторных двигателях. М.: Химия, 1985

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector