3.7.2. Основные причины, по которым моторное масло сгорает в двигателе:

1. Залито масло, неподходящее по параметрам к данному двигателю. Масло слишком низкой вязкости будет просто оставаться в цилиндрах и сгорать, а масло слишком высокой вязкости будет образовывать на внутренних стенках слишком толстую пленку. В обоих случаях это приведет к повышенному расходу масла.

2. Изношенные сальники клапанов (маслоотражающие колпачки). Диагностировать проблему можно только косвенно по значениям компрессии, но однозначно Вы все поймете только после замены. Причина износа сальников клапанов - перепад температур, либо неподходящее моторное масло, несовместимое с резиной, из которой они сделаны.

3. Изношенные поршневые (маслосъемные) кольца. Тут ничего не поделаешь, в идеале кольца нужно заменить, а это в большинстве случаев выливается в полноценный капремонт двигателя. Правда, можно еще попробовать сделать так называемую «раскоксовку» колец (часто помогает автомобилям после длительного простоя). Самый простой способ «раскоксовки» - выехать на трассу и проехать с десяток-два километров на существенно повышенных оборотах, ближе к красной зоне на тахометре. Кроме этого, продается специальная химия для этого, которую перед «раскоксовкой» добавляют в свечные отверстия.

4. Повреждение или износ внутренних поверхностей цилиндров (выработка), а также других внутренних деталей двигателя. Такие проблемы просто не решаются и обычно сопровождаются посторонними звуками при работе двигателя.  Причина этих неисправностей – попадание пыли и грязи в двигатель, несвоевременная замена масла и фильтров, некачественное масло, применение посторонних присадок и многое другое. Надо сказать, что просто большой возраст или пробег мотора не может вызвать мгновенного увеличения расхода масла, в этом случае расход повышается постепенно и очень медленно.

5. Высокое давление картерных газов, либо вышла из строя турбина (компрессор). В таких случаях масло попадает в цилиндры прямо через впрыск топлива из системы вентиляции картера. Высокое давление картеных газов характерно для изношенных двигателей, и является следствием вышеописанных причин, турбину же можно починить или заменить. Кроме того, неисправная турбина (компрессор) достаточно легко диагностируются.

3.8. Отложения в двигателе. Изменение свойств масла в работающем двигателе.

Основные изменения свойств в работающем двигателе происходят по следующим причинам:

• высокотемпературные и окислительное воздействие;

• механохимические преобразования компонентов масла;

постоянное накопление:

• продуктов преобразования масла и его компонентов;

• продуктов сгорания топлива;

• воды;

• продуктов износа

• загрязнений, попадающих в виде пыли, песка и грязи.

Окисление.

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.

Влияние температуры на окисление моторного масла.

Выделяются два вида температурного режима двигателя:

• работа полностью прогретого двигателя (магистральный режим).

• работа не прогретого двигателя (частые остановки автомобиля).

В первом случае наблюдается высокотемпературный режим изменения свойств масла в двигателе, во втором — низкотемпературный.  Существует множество промежуточных условий работы.  При определении уровня качества масла, моторные испытания проводятся как в высокотемпературном,  так и в низкотемпературном режимах.

Продукты окисления и изменение характеристик моторного масла.

Кислоты (aсides).  Наиболее существенными продуктами окисления масла являются кислоты.  Они вызывают коррозию металлов, а на нейтрализацию образующихся кислот расходуются щелочные присадки, вследствие чего ухудшаются диспергирующие и моющие свойства и сокращается ресурс работы масла.  Возрастание общего кислотною числа, TAN (totalacidnumber) является основным показателем образования кислот.

Углеродистые отложения в двигателе (carbondeposits).  На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла. Различают три вида отложений:

• нагар,

• лак,

• шлам.

Необходимо подчеркнуть, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности.  Поэтому износ двигателя и снижение ресурса масла является комплексным показателем качества масла.

Нагар (varnish, carbondeposits) это продукты термической деструкции и полимеризации (crackingandpolymerisation) масла и остатков топлива.  Он образуется на сильно нагретых поверхностях (450° — 950°С). Нагар имеет характерный черный цвет, хотя иногда может быть белого,  коричневого или другого цвета.  Толщина слоя отложении периодически изменяется — когда отложений много,  ухудшается отвод тепла, повышается температура верхнего слоя отложений и они сгорают.  Меньшее количество отложений образуется в разогретом двигателе, работающем по нагрузкой.  По структуре, отложения бывают монолитными,плотными или рыхлыми.

Нагар оказывает отрицательное влияние на работу и состояние двигателя. Отложения в канавках поршня, вокруг колец, препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец (ringsticking)).  В результате заклинивания и затруднения движения колец,  они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах,  мощность двигателя падает,  возрастает прорыв газов в картер и расход масла.  Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров (excessivewear).

Полирование стенок цилиндров (borepolishing) — отложения на верхней части поршней (pistontopland) полируют внутренние стенки цилиндров.  Полировка препятствует удержанию и сохраняемости масляной пленки на стенках и значительно ускоряет скорость износа.

Лак (lacquer).  Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода.  Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня,  шатуны и поршневые пальцы,  стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла (особенно поршня),  снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.

Отложения в камере сгорания (combustionchamberdeposits) образуются из частиц углерода (кокса),  в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру.  Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры).  Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием (preignition).  Это создает дополнительные напряжения в двигателе (детонация), что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.

Засорение свечей зажигания (sparkplugfouling).  Отложения, скопившиеся вокруг электрода свечи, замыкают искровой промежуток, искра становится слабой, зажигание — нерегулярным. В результате этого снижается мощность двигателя и повышается расход топлива.

Смолы, шлам, смолистые отложения (осадки) (resins, sludge, sludgydeposits) в двигателе шлам образуется в результате:

• окисления и других превращений масла и его компонентов;

• накопления в масле топлива или продуктов разложения и неполного сгорания;

• воды.

Смолистые вещества образуются в масле в результате его окислительных превращений (сшивания окисленных молекул) и полимеризации продуктов окисления и неполного сгорания топлива. Образование смол усиливается при работе недостаточно прогретого двигателя. Продукты неполного сгорания топлива прорываются в картер двигателя при продолжительной работе на холостом ходу или в режиме стоп-старт. При высокой температуре и интенсивной работе двигателя, топливо сгорает полнее. Для уменьшения смолообразования и моторные масла вводятся диспергирующие присадки, которые предотвращают коагуляцию и осаждение смол. Смолы, углеродистые частицы, водяной пар, тяжелые фракции топлива, кислоты и другие соединения конденсируются, коагулируют в более крупные частицы и образуют в масле шлам, т.н. черный шлам (blacksludge).

Шлам (sludge) — это суспензия и эмульсия в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета. Состав картерного шлама:

• масло 50-70%

• вода 5-15%

• продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы —     остальное.

В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный

Низкотемпературныйшлам (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 (sludgeinthesump)является причиной:

• возрастания вязкости (загустения) масла (viscosityincrease);

• закупоривания каналов системы смазки (blockingofoilways);

• нарушение подачи масла (oilstarvation).

Образование шлама в коробке распределительного механизма (rockerbox) является причиной недостаточной вентиляции этой коробки (foulairventing). Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.

Высокотемпературный шлам (hightemperaturesludge).  Образуется в результате соединения междусобой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.

В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.

Расход присадок.  Расход, срабатывание присадок является определяющим процессом снижения ресурса масла. Наиболее важные присадки моторного масла — моющие, диспергирующие и нейтрализующие, расходуются на нейтрализацию кислотных соединений, задерживаются в фильтрах (вместе с продуктами окисления) и разлагаются при высоких температурах. О расходе присадок косвенно можно судить по уменьшению общего щёлочного числа TBN.  Кислотность масла повышается вследствие образования кислотных продуктов окисления самого масла и серосодержащих продуктов сгорания топлива.  Они реагируют с присадками,щелочность масла постепенно уменьшается что приводит к ухудшению моющих и диспергирующих свойств масла.

Влияние увеличения мощности и форсирования двигателя. Противоокислительные и моющие свойства масла особенно важны при форсировании двигателей. Бензиновые двигатели форсируются путем увеличения степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала, а дизельные — увеличением эффективного давления (в основном при при помощи турбонаддува) и частоты вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения коленчатого вала на 100 оборотов в минуту или при повышении эффективного давления на 0,03 Мпа, температура поршня увеличивается на 3°С.  При форсировании двигателей обычно уменьшают их массу, что приводит к увеличению механических и тепловых нагрузок на детали.