5.2. Моторні оливи

Зношування та термін роботи двигуна дуже залежать від пра­вильно підібраної оливи для кожного конкретного двигуна, для чого необхідно знати умови роботи оливи у кожному випадку її викорис­тання та зміни її якості під час експлуатації.

Якість оливи та конструкція двигуна взаємопов'язані. Експлуа­таційна характеристика моторної оливи впливає на потужність дви­гуна, його моторесурс, економічність (експлуатаційні витрати, вар­тість технічного обслуговування та поточного ремонту), витрати па­лива, склад відпрацьованих газів. Підвищення питомої потужності двигунів з одночасним зменшенням витрат палива та об'ємів олив­ної системи, захист навколишнього середовища потребують покра­щення робочих характеристик моторних олив. Суттєвими фактора­ми, які поліпшують економічність і довговічність двигунів, є підви­щення якості моторної оливи та засіб її очистки в двигуні. Викорис­тання високоякісних олив економічно доцільне.

Причинами відмов двигуна можуть бути: неправильні дії водія, умови експлуатації, якість обслуговування і ремонту, паливо, олива.

Моторні (трансмісійні та деякі інші) оливи бувають мінерально­го та синтетичного походження.

Мінеральні оливи одержують з нафти. Технологія їх приготування трудомістка і дорога. Розрізняють дистилятні, залишкові та змішані моторні оливи.

Дистилятні оливи одержують вакуумною перегонкою мазуту з подальшою очисткою від небажаних компонентів: асфальто-смоли-стих речовин, сірчаних сполук, низькоіндексних сполук, органічних кислот, н. парафінових вуглеводнів. Спрощену схему одержання дистилятних олив можна відобразити так: мазут - вакуумна перегон­ка - селективна очистка - депарафінізація - гідроочистка (або кон­тактна очистка) - змішування оливних фракцій з метою отримання оливної основи з відповідними властивостями - дистилятна олива.

Після відгону оливних фракцій з мазуту залишається гудрон, з якого можна одержати високоякісну залишкову оливу. Спочатку з гудрону видаляють основну масу асфальто-смолистих речовин, а потім піддають очистці (приблизно за тою схемою, що наведена для дистилятної оливи, або з деякими перестановками).

Нафтові оливи - це суміш вуглеводнів із вмістом атомів вугле­цю в молекулах від 20 до 60 та інших сполук, температурами вики­пання 300-650 °С.

Під час очисток із сировини, що підлягає переробці на оливні фракції, видаляється до 80% небажаних компонентів. Експлуатацій­но-технічні властивості оливної основи залежать від якості сирови­ни, її хімічного складу, методу і глибини очистки.

В оливних фракціях містяться нормальні та ізопарафінові вуг­леводні, нафтенові (похідні циклопентану та циклогексану) з пара­фіновими боковими ланцюгами, моно- і поліциклічні ароматичні, на-фтено-ароматичні вуглеводні з боковими парафіновими ланцюга­ми, асфальто-смолисті речовини, органічні сполуки із вмістом сірки, кисню та азоту.

Парафінові вуглеводні мають найменше значення в'язкості, менше змінюють свою в'язкість із зміною температури порівняно з іншими класами вуглеводнів. Тому при депарафінізації погіршують­ся в'язкісно-температурні властивості оливної основи (зменшуєть­ся індекс в'язкості). Парафіни - високоплавкі компоненти.

Вміст нафтено-парафінових вуглеводнів в оливних фракціях складає 50-75% залежно від складу нафти, яка перероблялась. Підвищення температур википання фракції призводить до збільшен­ня довжини бокових парафінових ланцюгів, що провокує підвищен­ня температури застигання та індексу в'язкості оливи.

Ароматичні вуглеводні завжди є в оливі, їх вміст зростає з підви­щенням температури википання оливної фракції, в тому числі вміст поліциклічних ароматичних вуглеводнів.

Нафтенові та ароматичні вуглеводні мають значно більшу в'язкість порівняно з парафіновими. Для покращення рухомості оли­ви при низьких температурах видаляють н. парафінові вуглеводні, а також поліциклічні ароматичні з короткими боковими ланцюгами.

Асфальто-смолисті речовини - це висококиплячі поліциклічні сполуки, які містять у своєму складі вуглець, водень, кисень, сірку та азот, іноді - метали. Асфальто-смолисті речовини погіршують ек­сплуатаційні властивості олив і ефективність присадок.

Сполуки, що містять сірку (сульфіди, дисульфіди, тіофени, тіо-фани та інші), впливають передусім на антикорозійні, протизношувальні та антиокисні властивості.

Нафтенові кислоти та похідні фенолу є найбільш небажаними компонентами оливи з кисневмісних сполук. Вони спричинюють коро­зію і підвищують нагароутворення. їх видаляють з оливи очисткою.

Моторні оливи для автомобілів, дорожньо-будівельної, сільсько­господарської та іншої техніки являють собою "суміш дистилятних та залишкових олив, тобто змішані оливи. Товарна олива - це високоочищена базова олива з комплексом (пакетом) присадок. Оливи - колоїдні розчини, в яких у розчинах базових олив утворюються різні асоційовані формування, наприклад, присадками, що вводяться до олив. Слід зазначити, що базові оливи мають різний хімічний склад. Ступінь асоціації, властивості товарних олив у значній мірі залежать від хімічного складу базової оливи.

Сучасні двигуни внутрішнього згоряння мають комбіновану си­стему мащення. Під тиском змащуються майже всі підшипники ков­зання. В деяких двигунах під тиском змащуються направляючі штов-хачів, поршневі пальці в підшипниках верхньої головки шатуна, підшипники вала розподільника згоряння, вала приводу водяного насоса і плунжерні пари насоса високого тиску. Циліндри, поршні, шестерні розподілення та інші тертьові пари змащують розбризку­ванням оливи.

На поверхні металу олива утворює поверхневі шари, які визна­чають її експлуатаційні властивості: протизношувальні, миючі, ан­тикорозійні (включаючи захисні) тощо. Утворення поверхневих шарів зумовлене надлишком поверхневої енергії металу наявністю де­фектів, адсорбцією деяких сполук. Утворення поверхневих олив-них шарів забезпечує мастильні властивості (зменшення тертя між контактуючими поверхнями та зношування), миючі властивості (за­побігання утворенню різних відкладень на нагрітих деталях), анти­корозійні та захисні властивості (запобігання руйнуванню металів внаслідок хімічної та електрохімічної дії; утворенню іржі заліза -гідратованих оксидів заліза; кольорові метали піддаються корозії, а не ржавінню).

Моторні оливи повинні забезпечувати: зменшення зношування тертьових деталей, коефіцієнта тертя, втрат потужності на тертя; охолодження тертьових поверхонь і деталей; ущільнення зазорів і запобігання корозії поверхонь; надійний пуск двигуна при низьких температурах; малі витрати оливи при роботі двигуна і тривалий строк служби без заміни; економію палива; можливість зменшення забруднення довкілля.

У реальних умовах витрати оливи на угар є практично одним із параметрів, який визначає строк служби двигуна до ремонту. Потужносні та економічні показники двигуна навіть при значному зно­шуванні ЦПГ знижуються на 8-10%, що є допустимим в умовах екс­плуатації. Ознаками підвищених витрат оливи на угар є збільшення димності відпрацьованих газів (чорний дим), часті доливання оли­ви. Причиною підвищеного угару може бути використання невідпо­відної даному двигуну оливи, неякісного палива.

Моторні оливи повинні мати визначені експлуатаційні властивос­ті залежно від типу двигуна, його конструкційних особливостей, режи­му роботи, технічного стану та інших факторів. Властивості олив характеризуються фізико-хімічними та експлуатаційними показника­ми, які не постійні, а змінюються залежно від вдосконалення двигу­нів. При цьому можуть виникати протиріччя в якості оливи та конст­рукції двигуна. Наприклад, збільшення кількості обертів колінчастого вала, використання гідравлічних реактивних центрифуг як оливо-очисних обладнань, зменшення об'єму оливного картера, викорис­тання оливних насосів підвищеної продуктивності, що покращують розбризкування оливи, прискорюють її окислення. Високотемпера­турний режим роботи двигуна призводить до прискорення утворен­ня нагарів та лаків у ЦПГ і закоксування поршневих кілець, а низь­котемпературний - до різкого підвищення шламоутворення з про­дуктів окислення оливи. Результатом підвищення швидкості окис­лення оливи є збільшення зношування деталей двигунів.