20 Вопрос изложите эксплуатационные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

•бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;

•образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

•нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

•обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах

окружающего воздуха;

•отсутствие коррозии и коррозионных износов;

•минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере

сгорания;

•сохранение качества при хранении и транспортировке

21 Охарактеризуйте испаряемость дизельного топлива. Испаряемость дизельных топлив значительно меньше, чем бензинов, но процесс испарения в дизеле и образование рабочей смеси топлива с воздухом происходит в камере сгорания, где температура воздуха перед впрыском в него топлива достигает 500 - 600 С за счет адиабатического сжатия поршнем. Такая температура обеспечивает быстрый нагрев и испарение распыленного топливе. В дальнейшем горение топлива повышает температуру в камере сгорания. [2]

Испаряемость дизельного топлива оценивается по фракционному составу. Желательно иметь топливо, которое быстро испарялось бы в двигателе после его впрыска, и тем самым сокращалось бы время до самовоспламенения топлива. [3]

Испаряемость дизельных топлив в настоящее время оценивается только фракционным составом ( определение по ГОСТ 2177 - 82, см.

2222222222

К низкотемпературным характеристикам топлива относят температуры его помутнения и начала кристаллизации. В состав дизельного топлива входят парафиновые углеводороды, которые при понижении температуры в первую очередь начинают переходить в твердое состояние.

Замена парафинов, добавление присадок

24

Под вязкостью понимают способность частиц (молекул) дизельного топлива (как и любой другой жидкости) противостоять взаимному перемещению относительно друг друга под действием приложенных внешних сил. Различают вязкость абсолютную (динамическую) , кинематическую и условную. 

Завышенная вязкость затрудняет прокачиваемость топлива по трубопроводам и через фильтры, а также ухудшает его распыление форсунками. Это сопровождается пониженным испарением и более продолжительным сгоранием топлива. При слишком большой вязкости топливо полиостью не сгорает, вызывая закоксовывание сопел распылителей форсунок и отложение нагара в камерах сгорания. 

25

Жесткая работа двигателя, сопровождающаяся обычно высокими давлениями сгорания pz и стуками, в эксплуатации недопустима, так как ведет к повышенному динамическому нагружению деталей движения, разрушению подшипников и другим вредным последствиям.

Жесткая работа двигателя дизеля, как известно, связана с длительностью периода задержки воспламенения горючей смеси. При жесткой работе двигателя увеличиваются ударные нагрузки на шатунно-кривошипный механизм, что вызывает преждевременный его износ, а иногда даже поломки. Сокращение периода запаздывания самовоспламенения при повышении цетанового числа топлива приводит одновременно к снижению максимального давления сгорания, что также благоприятно сказывается на работе двигателя.

26

При квалификационных испытаниях дизельного топлива оцени вают показатели, характеризующие воспламеняемость его паров от постороннего источника (пламени) и их самовоспламеняемость в среде окислителя (кислорода воздуха) в результате разогрева при адиабатическом сжатии в двигателе. Температура, до которой необходимо нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы начался процесс горения, называется температурой самовоспламенения. Воспламеняемость характеризуется цетановым числом, которое определяет задержку воспламенения топлива и процесс его сгора ния, а также склонность топлива к самовоспламенению, что для дизельного двигателя очень важно. Температура воспламенения и период задержки воспламенения зависят от содержания и строения углеводородов, входящих в со став топлива. Алканы термически наименее устойчивы, они быст ро распадаются и окисляются с образованием легковоспламеня ющихся продуктов неполного окисления. Поэтому цетановые числа алканов самые высокие, причем наибольшие цетановые числа имеют соединения нормального строения. Использование топлива, содержащего трудно окисляющиеся парафиновые углеводороды изомерного строения и ароматические углеводороды, определяет жесткую работу двигателя. Жесткая работа двигателя наблюдается при увеличении перио да задержки воспламенения и оценивается она по нарастанию дав ления при повороте коленчатого вала на Г. Считается, что при нарастании давления на Г поворота колен чатого вала до 0,25...0,50 МПа двигатель работает мягко, при на растании давления до 0,6...0,9 МПа — жестко, а при нарастании давления более 0,9 МПа — очень жестко.

27

Основным показателем, характеризующим самовоспламенение дизельных топлив в цилиндре двигателя, является цетановое число. Цетановые числа дизельных топлив определяют на одноцилиндровом лабораторном двигателе, оборудованном аппаратурой, обеспечивающей работу двигателя с самовоспламенением от сжатия. [5]

При таком давлении температура самовоспламенения дизельного топлива составляет 200 - 210 С. Однако для устойчивого воспламенения с небольшим периодом задержки ( до 60 мс) температура в конце такта сжатия должна быть значительно выше температуры самовоспламенения и в период пуска составлять 300 - 345 С. Достижение этой температуры зависит от температуры окружающего воздуха и частоты вращения коленчатого вала при пуске. [6]

28

ПРИСАДКИ К ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВАМ — специальные присадки, применяемые для повышения цетанового числа, т. е. для улучшениявоспламеняемости дизельных топлив. Керосин, бензины, эффективными (рис. 25) оказались некоторые пероксидные соединения и алкилнитраты (соединения, отвечающие общей формуле RONO2, где R — радикал, например этил, изопропил, пен-тил).

29

Как и в карбюраторном двигателе, интенсивность накопления смолистых веществ, лаковых отложений, нагаров в первую очередь зависит от качества используемых топлива и смазочных материалов.

Нагары и лаковые отложения образуются в камере сгорания, на клапанах и др.

Накопление высокотемпературных отложений вызывает перегрев двигателя, снижение мощности и экономичности.

Повышенное образование высокотемпературных отложений имеет место при неполном сгорании топлива, продукты которого оседают на горячих деталях двигателя.

Неисправность топливной аппаратуры, нарушение теплового режима способствуют повышенному образованию углистых отложений в камере сгорания.

30

Избыточное количество меркаптанов в топливе (в 2 и более раз) увеличивает коррозионный износ плунжерных пар и деталей форсунок. Кроме того, способность меркаптанов при их поступлении в зону форсунок образовывать смолы в результате реакций окисления, наряду со смолами, образующимися здесь из олефинов, и фактическими смолами, имеющимися в топливе,ведет к осаждению на запорных иглах форсунок лаковой пленки (со временем это вызывает зависание игл). Из-за высокой коррозионной активности и малой химической стабильности меркаптанов для обеспечения тщательного контроля за их наличием в топливах, кроме качественного анализа (испытания на медную пластинку), недостаточно чувствительного к ним, проводят еще и количественный (определяют содержание меркаптановой серы потенциометрическим методом). Содержание меркаптановой серы в топливах не должно превышать 0,01%.

31

Наличие указанных примесей и воды в топливах для автомобильных дизелей не допускается. Механические примеси повышают изнашиваемость двигателя и особенно дизельной аппаратуры, имеющей в сочленениях деталей малые зазоры, не превышающие 1,5...2,5 мкм. В связи с этим мельчайшие твердые частицы в дизельном топливе, заклиниваясь в зазорах, выкрошивают кромки деталей, оставляют царапины на их поверхностях. В результате ухудшается работа двигателя из-за нарушения нормальной подачи топлива в цилиндры. Увеличение износа деталей приводит к утечке топлива через зазоры, падению мощности, увеличению его удельного расхода и ускорению изнашивания как деталей дизельной топливной аппаратуры, так и цилиндрово-поршневой группы двигателя.  Чистоту топлива можно определить путем фильтрации через бумажный фильтр. Чем меньше и светлее пятно на фильтровальной бумаге, тем чище и качественнее дизельное топливо.  Присутствие воды в дизельном топливе вызывает перебои и даже остановку двигателя. Происходит это из-за нарушения подачи топлива в связи с выпадением кристаллов льда при низких температурах и закупоркой ими пор топливных фильтров и уменьшения проходимых отверстий в топливопроводах. Кроме того, вода увеличивает коррозирующее действие дизельного топлива, особенно сернистого, а также уменьшает его коэффициент фильтрации

32

Автомобильные дизели относятся к типу быстроходных — частота вращения коленчатого вала свыше 1000 мин^-1. Эффективность их работы в большей степени зависит от качества топлива, чем работа тихоходных транспортных и стационарных дизелей.

В соответствии с ТУ 0251-001-33.686428—98 «Евродизель» предусмотрен выпуск следующих марок дизельного топлива: ДИТО-ЭЛ, ДИТО-ЭЛп, ДИТО-ЭЗ (-15 °С), ДИТО-ЭЗ (-25 °С), ДИТО-ЭЗп (-15^вС), ДИТО-ЭЗп (-20 °С), ДИТО-ЭЗп (-25 °С) и ДИТО-ЭЗп (-30 °С).

ДИТО-ЭЛ — топливо дизельное экологически улучшенное, летнее с цетановым числом не менее 45. Кинематическая вязкость при 20°С должна находиться в пределах 1,8...6 сСт, температура помутнения и фильтруемости не нормируются. Наличие в топливе воды, механических примесей, серы, водорастворимых кислот и щелочей не допускается.

ДИТО-ЭЛп — топливо дизельное экологически улучшенное, летнее с пониженным содержанием канцерогенных полиарома-тических углеводородов. Основные показатели те же, что у топлива ДИТО-ЭЛ.

ДИТО-ЭЗ (-15 °С) — топливо дизельное экологически улучшенное, зимнее с предельной температурой фильтруемости не выше -15 °С. Температура застывания — не выше -25 °С. Остальные требования к топливу те же, что у ДИТО-ЭЛ и ДИТО-ЭЛп.

ДИТО-ЭЗ (-25 °С) — топливо дизельное экологически улучшенное с предельной температурой фильтруемости не выше -25 °С и температурой застывания не выше -35 °С. Температура помутнения не нормируется.

ДИТО-ЭЗп (-15 °С) — топливо дизельное экологически улучшенное с пониженным содержанием канцерогенных полиарома-тических углеводородов, предельной температурой фильтруемости не выше -15 °С. Температура застывания — не выше -25 °С, температура помутнения — не выше -5 °С.

ДИТО-ЭЗп (-20 °С), ДИТО-ЭЗп (-25 °С), ДИТО-ЭЗп (-30 С) -топлива дизельные экологически улучшенные, зимние с пониженным содержанием полиароматических углеводородов. Предельная температура фильтруемости соответственно не выше -20, -25 и -30 °С, температура застывания — не выше -30, -35 и -40 °С и температура помутнения — не выше -5, -10 и -15 °С.

В районах газовых месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера допущены к применению газоконденсатные, широкофракционные летние (ГШЛ), зимние (ГШЗ) и арктические (Г1ПА) дизельные топлива. К недостаткам этих топлив следует отнести низкую температуру начала кипения, что приводит к образованию паровых пробок в топливной системе и ухудшению запуска горячего двигателя.

33

– срок службы моторного масла увеличивается на 15–20 %;

– увеличивается межремонтный пробег двигателя;

– снижается токсичность выбросов до уровня стандартов Европейского Союза Евро 2 и даже Евро 3;

– значительно увеличивается срок службы нейтрализаторов выхлопных газов.

34

Газ сжиженный нефтяной в качестве топлива для автомобилей представляет собой смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов. Его получают как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах или при добыче нефти и природного газа.

Компонентный состав сжиженного нефтяного газа регламентируется ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия». Стандарт предусматривает две марки газа: зимнюю – ПА (пропан автомобильный) и летнюю – ПБА (пропан-бутан автомобильный). В марке ПА содержится (85±10)% пропана, в марке ПБА – (50±10)% пропана, остальное бутан и не более 6% непредельных углеводородов.

35

В природном газе газовых месторождений содержание метана составляет 82...98%, этана до 6%, пропана до 1,5%, бутана до 1 %. В попутных газах нефтяных месторождений содержание метана 40...82 %, этана и пропана 4...20 %.

36

Природный газ

Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 200 бар, что само по себе представляет повышенную опасность, LPG сжиживается при давлении 6-8 бар. В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на LPG.

Газовый конденсат

Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.

Диметилэфир

Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.

На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год.

В последние годы разрабатываются технологические процессы получения диметилэфира из синтетического горючего газа, производимого из угля.

В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворная способность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа. Также для производства диметилэфира требуется не только более высокий уровень предварительных капиталовложений, но и больший объем сырьевого газа для производства продукта с эквивалентной теплотворной способностью.

В будущем диметилэфир можно рассматривать только в качестве продукта, имеющего ограниченные возможности, так как производство сжиженного природного газа характеризуется более значительной экономией за счет масштабов производства, более низким уровнем капитальных затрат и более высокой эффективностью процесса производства.

Шахтный метан

В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. В США за период с 1988 по 2000 гг. добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до 40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам, 48-65 трлн м3.

Этанол и метанол

Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн - его смесью с бензином (газохолом). США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как “чистое” топливо в 21 штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.

Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях. Метанол может смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки - метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.

37

МОТОРНОЕ МАСЛО ДОЛЖНО СМАЗЫВАТЬ

моторное масло должно смазывать компоненты двигателя так, что бы они легко проходили мимо друг друга, без значительной потери мощности на трение. 

МОТОРНОЕ МАСЛО ДОЛЖНО ЗАЩИЩАТЬ

Та пленка, которую обеспечивает моторное масло между металлическими поверхностями, делает гораздо больше, чем просто смазывает. Предохраняя компоненты двигателя от соприкосновения друг с другом, моторное масло так же обеспечивает защиту от износа

МОТОРНОЕ МАСЛО ДОЛЖНО ОЧИЩАТЬ

Если двигатель не остается чистым, со временем он не будет эффективным. Такие продукты сгорания после переработки топлива, как смолы, склеивают работу частей двигателя, уменьшают эффективность и "воруют" производительность. Кроме того, эти загрязняющие вещества приводят к ускорению износа двигателя.

МОТОРНОЕ МАСЛО ДОЛЖНО ОХЛАЖДАТЬ

Моторное масло отвечает за большой процент доли охлаждения, которое происходит внутри двигателя. Радиатор несет ответственность только за охлаждение верхней части двигателя. Остальные части (коленчатый вал, распределительный вал, поршни, подшипники и многие другие части двигателя) охлаждаются моторным маслом.

38

Если нагревать мазут при атмосферном давлении, то многие индивидуальные углеводороды начинают разлагаться при более низкой температуре, чем их температура кипения. При понижении давления понижается температура кипения, что позволяет выделить нужные фракции. Процесс этот называется вакуумной разгонкой. Для его реализации сооружаются специальные установки, позволяющие из мазута получать различные по вязкости масла. Особенно четко удается произвести разгонку в установках с двукратным испарением, применяемым в современных нефтеперерабатывающих комплексах. Эти масла называют дистиллятными маслами. Их получение предусматривает перегонку или испарение с последующей конденсацией отдельных фракций жидкостей или их смесей (в данном случае нефти или отдельных ее фракций).

В результате вакуумной перегонки получают базовые дистиллятные масла, а оставшиеся продукты (полугудрон и гудрон) используют для получения остаточных масел. Характерной особенностью дистиллятных масел являются их хорошие вязкостно-температурные свойства и высокая термоокислительная стабильность. Но в этих маслах мало соединений, обладающих высокой маслянистостью, т. е. прочностью масляной пленки.

Остаточные масла, наоборот, обладают высокой естественной маслянистостью, но плохими низкотемпературными и вязкостно-температурными свойствами. Высокая маслянистость остаточных масел связана с находящимися в них продуктами окислительной полимеризации (нефтяными смолами).

  Существуют две схемы переработки мазута - топливная и масляная. При топливной получают только одну фракцию (350—500 С), используемую обычно как базовый продукт для каталитического крекинга или гидрокрекинга. При масляной переработке - три фракции: легкие дистиллятные масла (выкипающие при 300—400 С), средние дистиллятные масла (выкипающие при 400—450 С) и тяжелые дистиллятные масла (выкипающие при 450—500 С).

Для получения товарных марок масла подвергают сложным технологическим операциям. Для удаления нежелательных примесей масло очищают. Из него удаляют продукты окислительной полимеризации, органические кислоты, нестабильные углеводороды, серу и ее соединения. Для улучшения низкотемпературных свойств масла подвергают депарафинизации и деасфальтизации. Очищенные продукты при необходимости смешивают для получения нужного уровня вязкости. Дистиллятные масла используют для приготовления масел, от которых не требуется особо высокой естественной прочности масляной пленки. Остаточные - для масел, высокая маслянистость которых имеет особое значение. Например, для дизельных масел обычно смешивают дистиллятные и остаточные масла в необходимой пропорции.

39

Одновременно моторные масла должны обеспечивать:

- уплотнение зазоров в сопряжениях работающего двигателя и, в первую очередь, деталей цилиндропоршневой группы;

- эффективный отвод тепла от трущихся поверхностей деталей, удаление из зон трения продуктов износа и других посторонних веществ;

- надежную защиту рабочих поверхностей деталей двигателя от коррозионного воздействия продуктов окисления масла и сгорания топлива;

- предотвращение образования всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения, шламы) на деталях двигателя при его работе на различных режимах;

- высокую стабильность при окислении, механическом воздействии и обводнении, т.е. сохранение первоначальных свойств как в многообразных условиях применения, так и при длительном хранении;

- малый расход масла при работе двигателя;

- большой срок службы масла до замены без ущерба для надежной работы

двигателя.

Для выполнения этих функций моторные масла должны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:

- обладать оптимальными вязкостными свойствами, обеспечивающими надежную и экономичную работу двигателей на всех эксплуатационных режимах;

- иметь хорошую смазывающую способность для предотвращения интенсивного изнашивания трущихся поверхностей деталей;

- обладать достаточной химической стойкостью, обеспечивающей минимальное изменение свойств смазочного материала в процессе применения, а также небольшое образование коррозионно-активных продуктов и вредных отложений, что позволяет увеличить продолжительность работы смазочных материалов при минимальном коррозионно-механическом изнашивании сопряжений двигателя;

- обладать устойчивостью к испарению, вспениванию и образованию эмульсий, а также к выпадению присадок;

- надежно защищать трущиеся поверхности и другие металлические детали от атмосферной коррозии.

40

Одними из основных свойств моторного масла являются его вязкость и зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры масла в двигателе при максимальной нагрузке летом). Наиболее полное описание соответствия вязкостно-температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE J300. Эта классификация подразделяет моторные масла 12 классов от 0W до 60: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 6 летних (10, 20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости. Буква W после цифры означает, что масло приспособлено к работе при низкой температуре (Winter — зима). Для этих масел кроме минимальной вязкости при 100 °C дополнительно дается температурный предел прокачиваемости масла в холодных условиях. Предельная температура прокачиваемости означает минимальную температуру, при которой насос двигателя в состоянии подавать масло в систему смазки. Это значение температуры можно рассматривать как минимальную температуру, при которой возможен безопасный пуск двигателя. Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает максимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй — определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С. Методы испытаний, заложенные в оценку свойств масел по SAE J300, дают потребителю информацию о предельной температуре масла, при которой возможно проворачивание двигателя стартером и масляный насос прокачивает масло под давлением в процессе холодного пуска в режиме, недопускающем сухого трения в узлах трения. Аббревиатура HTHS расшифровывается как High Temperature High Shear Rate, то есть «высокая температура — высокая прочность на сдвиг». С помощью данного испытания измеряется стабильность вязкостной характеристики масла в экстремальных условиях, при очень высокой температуре. Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными, то есть удовлетворяют требованиям по вязкости как при низких, так и при высоких температурах..

41

У моторных режим "рваный" - одна и та же порция масла длительное время подвергается ежесекундным перепадам тепловых и механических нагрузок, поскольку условия смазки различных узлов двигателя далеко не одинаковы.  Например, давление на тонкую масляную пленку между стенкой цилиндра и поршневыми кольцами резко меняется в пределах 0,15-0,3 МПа в зоне компрессионного кольца и 0,5-1,3 МПа в зоне маслосъемного. При этом скорость поршня изменяется от нулевой в мертвых точках до 15 м/сек, и при определенных условиях давление может достигать 2,0 МПа. Температура этой пленки тоже резко варьируется. Верхняя поршневая канавка в современных двигателях нагревается до 270-280°С, а при наличии наддува - до 300-350°С. А когда на такте сжатия из камеры сгорания в картер через пленку прорываются газы (это происходит во всех двигателях, и чем двигатель изношеннее, тем газов больше), температура в зоне поршня может достигать 450°С у карбюраторных моторов и 550-700°С у дизелей.  Не менее тяжелые условия и в зоне трения вкладышей подшипников и шейки коленчатого вала. Там масляная пленка нагревается до 150-160°С при огромном давлении трущихся деталей. А температура масла в картере в рабочем режиме редко падает ниже 80-100°С.  Кроме того, моторное масло подвергается химическому воздействию - кислорода воздуха, других газов, продуктов неполного сгорания топлива, да и самого топлива, которое неминуемо попадает в масло, хотя и в очень малых количествах. 

42

Антиокислительные присадки называют ещё ингибиторами. В процессе работы масло подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислов азота. При этом образуются кислоты. Именно с ними и борются данные присадки. Во многом именно благодаря их появлению на рынке интервалы замены моторных масел стали гораздо длиннее. Такие добавки замедляют окисление масел и как следствие образование коррозионно-активных осадков. Они делятся на присадки-ингибиторы, работающие в общем объеме масла, и на термоокислительные присадки, выполняющие свои функции в рабочем слое на нагретых поверхностях. Их содержание в смазке может достигать 3%. Присадки — ингибиторы коррозии призваны защищать элементы двигателя (стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни, кольца) от разрушения, вызываемого кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм действия этих добавок — образование защитной пленки на поверхностях деталей и нейтрализация кислот. Антикоррозионные присадки часто путают с противоокислительными. Противоокислительные защищают от окисления само масло. Противокоррозионные же — поверхность металлических деталей. Антипенные присадки противостоят вспениванию масла во время работы двигателя на высоких оборотах. Они уменьшают силу поверхностного натяжения на границе «масло — воздух». Обычно это силиконы или полилоксаны, которые не растворяются в моторных маслах, а присутствуют в них в виде мельчайших капелек. Обойтись без таких добавок практически невозможно, но их содержание в смазке не должно превышать тысячных долей процента. Дело в том, что при термическом разложении силикона образуется оксид кремния (фактически — обычный песок), являющийся сильным абразивом. Почти все производители масел предлагают и так называемые модификаторы трения — присадки, снижающие коэффициент трения между соприкасающимися элементами, что в конечном счете приводит к повышению экономичности двигателя. Наиболее известные модификаторы трения — графит и дисульфид молибдена. Их очень сложно использовать, поскольку они нерастворимы в масле. Грубо говоря, данные вещества могут присутствовать в нем только в виде взвеси. Это требует введения в масло дополнительных дисперсантов и стабилизаторов. Но и такие ухищрения не позволяют использовать подобные смазки в течение длительного времени. Поэтому в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, формирующие на металлических поверхностях слой молекул, облегчающих скольжение деталей. При сильном понижении температуры в смазке начинают образовываться кристаллы парафинов, которые, срастаясь, превращают жидкость в желе. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют. Но кое-что неизбежно остается. Базовое минеральное масло обычно застывает уже при -15 °С. Минеральные моторные масла с температурами застывания от -35 до -30 °С получают с помощью депрессорных присадок. Они предотвращают срастание кристаллов парафина, но все же не исключают их появления. Депрессорные присадки могут занимать в объеме масла до 1%. Модификаторы, добавляемые к моторным маслам, принято делить на три типа — в зависимости от вида используемых активных веществ. К первому относят порошки металлов (чаще всего меди), ко второму- порошки неорганических соединений (графиты, сульфиды), к третьему — перфторуглеводороды (углеводороды, в которых атомы водорода замещены атомами фтора). Пpеимущество порошков неорганических соединений перед металлическими кроется в их химической инеpтности, однако механическая пpочность у них меньше. Частички графитового модификатора, например, особенно сильно выгорают и истиpаются. На совести изготовителя остается и качество самого действующего вещества. Допустим, тот же графит в зависимости от количества пpимесей может быть мягким и твеpдым. Если в составе присадки присутствует последний, она будет вести себя как обыкновенный абpазив со всеми вытекающими последствиями. Из перфторуглеводородов шиpоко известны фтоpопласт и тефлон (тот самый, которым ещё покрывают кастрюли со сковоpодками). Они тоже отличаются химической инеpтностью и значительно снижают трение. Однако и у них есть недостаток. Иногда (чаще это бывает, когда двигатель изношен) небольшое их количество попадает по стержням клапанов в камеpу сгоpания и остается на стенках цилиндpов. В дальнейшем данные вещества подвергаются термическому разрушению. Образующийся в результате политетрафторэтилен выделяет крайне агрессивные вещества, против которых не способен устоять ни один металл.

43

Температура вспышки. Если масло нагревать, то его пары образуют с воздухом смесь. Температуру, при которой эти пары способны воспламениться, называют температурой вспышки. Температура вспышки связана с фракционным составом масла и структурой молекул базовых компонентов. При прочих равных условиях высокая температура вспышки предпочтительна. Она существенно снижается по сравнению с исходным значением, если в процессе работы масло разжижается топливом из-за неисправностей двигателя. В сочетании со снижением вязкости масла понижение температуры вспышки служит сигналом для поиска неисправностей системы подачи топлива, системы зажигания или карбюратора.

Сульфатная зольность. При сгорании масла образуется зола. Она, в свою очередь, образуется из солей и других минералов, которые находятся в масле во взвешенном состоянии. При очистке базового масла зольность должна быть минимальной и составляет порядка 0,005% и меньше. Однако при введении в базу необходимых для качественного масла присадок зольность резко возрастает и достигает 1-1,5%. Зольность при работе мотора почти не изменяется. Встречно работают два процесса. С одной стороны, присадки, имеющиеся в масле, выгорают, с другой - идет накопление неорганических примесей.

Щелочное число (TBN). Показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. TBN характеризует способность масла нейтрализовывать вредные кислоты, поступающие в него в процессе работы двигателя и противодействовать отложениям. Чем ниже TBN, тем меньше активных присадок осталось в масле. TBN большинства масел для бензиновых двигателей обычно имеет значения в пределах 8-9 единиц, а для дизельных двигателей около 11-14. При работе моторного масла общее щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Значительное падение числа TBN приводит к кислотной коррозии, а также загрязнению внутренних частей двигателя.

44

Наилучшей защитой машинной техники от коррозии являются загущенные масла и пластичные смазки, которые обладают хорошими защитными свойствами и позволяют ввести в действие соответствующие объекты без их раз-консервации и заправки рабочей ( антифрикционной) смазки

Композиции присадок, вводимые в такие масла, позволяют повысить их экономическую эффективность использования, за счет:

• высокого уровня антифрикционных свойств - значительного снижения потерь на трение и, соответственно, уменьшения расхода топлива;

• повышенной долговечности деталей и узлов трения из-за снижения коррозии и нагарообразования;

• пониженной испаряемости масел и увеличения сроков службы.

Склонность к деструкции вязкостных присадок явилась причиной того, что загущенные масла применяют в основном только в автомобильных бензиновых двигателях и в автотракторных дизелях без наддува или с небольшим наддувом

45

В работающем двигателе горячее масло постоянно циркулирует и контактирует с воздухом, продуктами полного и неполного сгорания топлива. Кислород воздуха ускоряет окисление масла. Этот процесс происходит быстрее в маслах склонных к пенообразованию. Металлические поверхности деталей выступают в роли катализаторов процесса окисления масла. Масло нагревается, соприкасаясь с нагретыми деталями (в первую очередь, с цилиндрами, поршнями и клапанами), что значительно ускоряет процесс окисления масла. Результатом могут стать твёрдые продукты окисления (отложения). На характер изменения масла в работающем двигателе оказывают влияние не только химические превращения молекул масла, но и продукты полного и неполного сгорания топлива, как в самом цилиндре, так и прорвавшиеся в картер.

образования лаков и нагаров в зоне цилиндропоршневой группы

Низкотемпературный шлам (low temperature sludge). Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам.Образование шлама в картере (sludge in the sump)является причиной: - возрастания вязкости (загустения) масла (viscosity increase); - закупоривания каналов системы смазки (blocking of oil ways); - нарушение подачи масла (oil starvation). Образование шлама в коробке распределительного механизма (rocker box)является причиной недостаточной вентиляции этой коробки (foul air venting). Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.

46

Наиболее известной международной классификацией моторных масел по областям применения и уровню эксплуатационных свойств является классификация API (Американского института нефти).

Классификация API подразделяет моторные масла на две категории :

• S (Service) — для бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов и легких грузовиков.

• C (Commercial) — для дизелей коммерческих автотранспортных средств (грузовиков), промышленных и сельскохозяйственных тракторов, дорожно-строительной техники.

Обозначение класса масла состоит из двух букв латинского алфавита: первая (S или C) указывает категорию масла, вторая — уровень эксплуатационных свойств. Чем дальше от начала алфавита вторая буква, тем выше уровень свойств (т.е. качество масла). Классы дизельных масел подразделяются дополнительно для двухтактных (CD-2, CF-2) и четырехтактных дизелей (CF-4, CG-4, СН-4). Большинство зарубежных моторных масел универсальные - их применяют как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Такие масла имеют двойное обозначение, например: SF/CC, CD/SF и т.д. Основное назначение масла указывают первые буквы , т.е. SF/CC - "более бензиновое", CD/SF- "более дизельное". Энергосберегающие масла для бензиновых двигателей дополнительно обозначаются аббревиатурой ЕС (Energy Conserving).