книги из ГПНТБ / Сулейманова, Ф. Г. Композиции присадок к моторным маслам из бакинских нефтей

поршнях (табл. 15) показывает, что с увеличением продол­ жительности работы масла содержание асфальтенов и окоикислот в осадке падает, а количество карбенов и карбоидов, как продуктов более глубокого окисления, растет.

15) видно, что с увеличением продолжительности работы масла АК-1'0 содержание карбенов и карбоидов в нагарах растет и доходит до 80%, а в лаках количество оксикислот и асфальтенов увеличивается до 60%. Таким образом, в составе отложений нагара на днище и боковой поверхности поршня превалируют карбены и карбоиды, а в составе ла­ ковых отложений — асфальтены и оксикислоты.

Влияние продолжительности работы масла на показате­

АС-10 из бакинских нефтей с присадками 5% СК-3 и 1,2% ДФ-11, а также АС-10 с 5% присадки АзНИИ-8у. Исследо­ вания проводились по методике междуведомственных испы­ таний со сроком смены масла через 100 и 150 часов.

Результаты лабораторных и моторных исследований указанных масел приведены в табл. 16, 17. Данные табл. 17 показывают, что с увеличением продолжительности работы масла в двигателе ГАЗ-51 от 100 до 150 часов растет износ поршневых колец, особенно нехромированных, а также уве-

90

личивается количество нагара на поршневых кольцах и в канавках поршней. При этом загрязнение поршней повыша­ ется « а 10—60%. Изменение качества отработанных масел в зависимости от продолжительности их работы в двигателе неодинаково. После 150 часов .работы все испытанные масла подвергались более высокому изменению, чем после 100 часов.

Анализ полученных данных позволил установить следу­ ющее:

91

3) интенсивное накопление продуктов старения масел в, условиях работы двигателя вызывает необходимость более частой смены масла или обеспечения снижения скорости образования нежелательных продуктов старения другими способами. Таким образом, анализ проведенных исследова­ ний позволяет считать, что критерием, определяющим срок, смены масла в работающем двигателе, должна быть степень старения масла.

Допустимое количество продуктов старения масла дол­ жно быть установлено для каждого типа двигателей в за­ висимости от условий эксплуатации и от качества применяе­ мых топлив и масел.

Влияние качества топлива на степень старения смазочных масел

По вопросу изменения качества смазочных масел в условиях работы двигателя существуют различные мнения. Одни исследователи образование продуктов загрязнения масла связывают с результатом неполного сгорания топли­ ва, другие главным источником загрязнений считают окис­ ление самого масла.

Е. Г. Семенидо [2] на основании своих исследований

свойства, различно проявляющиеся при окислении в тонком слое, аналогично окислению масла в зоне поршневых колец;

находится в непосредственной связи с процессами, протека­ ющими в масле в зоне поршневых колец.

К таким выводам Е. Г. Семенидо пришел на основании предположения, что тонкие пленки частиц масла, попада­ ющие в зазоры поршневых колец, подвергаются действию температуры 200—260° С (в зависимости от расположения канавок по высоте поршня). Находящееся в зазорах между канавками поршня и поршневыми кольцами масло подвер­ гается глубокому окислительному крекингу с образованием нерастворимых в хлороформе углеродистых веществ или продуктов окислительной полимеризации и конденсации с

92

образованием смол, асфальтенов и частиц карбенов и карбоидов, являющихся источником загрязнения масла. Такого же мнения придерживаются Барк, Хьюз и Бартисон, считая, что старение масла в двигателе происходит главным обра­ зом за счет реакции окисления смазочного мосла (23—24].

Дэвис, Линкольн и др. утверждают, что шлам и грязь в двигателе вызываются осаждением из смазочного масла продуктов окисления [5]. В противоположность этим взгля­ дам ряд исследователей считает, что на степень старения смазочных масел главным образом влияют качество топлив и продукты их сгорания [30 и 35]. Джорджи полагает, что все отложения в двигателях образуются из загрязнителей, попадающих в масло из камеры сгорания, и что окисление масла играет второстепенную роль в явлениях старения [5].

Согласно работам исследовательского центра в Торнто­ не, нерастворимые вещества, обнаруживаемые в отработан­ ном масле, состоят- в основном из твердых частиц, образу­ ющихся в выхлопном дыме, которые, попадая в масло, адсорбируют или абсорбируют продукты окисления и, ве­ роятно, другие поверхностно-активные вещества, могущие находиться в масле. Коллоидный характер не растворимых в масле веществ, являющийся важным фактором, влияющим на степень чистоты двигателя, определяется в значительной мере поверхностной активностью сорбируемых веществ.

Работами ряда исследовательских организаций Советско­ го Союза: НАМИ, HATH, ВНИИНП, ИНХП, ВИМ и НИИАТ—показано, в результате неполного сгорания топлива в дизельных двигателях, по сравнению с карбюраторными, образуется значительно больше сажи. Поэтому содержание углеродистых частиц (сажи) в дизелях почти в 2—5 раз больше, чем в карбюраторных двигателях, что способствует значительному загрязнению дизельного масла.

Из всего изложенного следует, что на степень старения масла в дизелях существенное влияние оказывает несовер­ шенство процесса сгорания топлива. Это подтверждается и тем обстоятельством, что в предкамерных и вихрекамерных дизелях скорость старения масла значительно ниже, чем в дизелях о непосредственным впрыском топлива в цилиндр, имеющих более низкий коэффициент полноты сгорания топ­ лива.

Сгорание топливо-воздушной -смеси в карбюраторных двигателях вследствие ее однородности и лучших условий испарения горючего протекает более совершенно, чем -сгора­ ние топлива в дизелях. В дизелях вследствие неоднородно­ сти топливо-воздушной смеси и недостаточности времени

.для испарения топливо, не успевая полностью сгореть, обра­ зует большее количество продуктов неполного сгорания в

93

виде сажи, являющейся источником загрязнения смазочного масла.

Исследованиями ряда авторов показано, что образовав­ шиеся в работающем масле осадки как по характеру, так я по размерам частиц отличаются в зависимости от типа дви­ гателя. Данные табл. 18 подтверждают это положение.

В отработанном масле, как в карбюраторных, так и в- дизельных двигателях, в наибольших количествах образуют­ ся осадки в виде карбенов, карбоидов и сажи, второе место занимают асфальтены и последнее—несгораемые осадки. Однако в дизельных двигателях образуется значительно больше карбенов, карбоидов и сажи, чем в карбюраторных; асфальтены и несгораемые осадки в большом количестве накапливаются в масле карбюраторных двигателей. На на­ копление осадков в отработанном масле и на их характер большое влияние оказывает состав горючей смеси, опреде­ ляющий степень полноты сгорания (табл. 19). Приведенные-

в табл. 19 данные показывают, что при работе двигателя на богатой смеси сгорание топлива протекает вяло, образуются продукты неполного сгорания и ускоряется процесс старе­

ния масла.

Известно, что период от подачи топлива в цилиндр до процесса видимого сгорания в дизелях значительно меньше,.

94

чем в карбюраторных двигателях, и составляет всего 0,002— 0,004 сек. За этот период дизельное топливо, не успевая полностью сгореть, образует большое количество продуктов неполного сгорания в виде сажи, которая и загрязняет масло. Скорость накопления продуктов старения в отрабо­ танном масле в зависимости от типа двигателей -(табл. 20)

Т а б л и ц а 20

Влияние типа двигателей на образование осадков в картерном масле

свидетельствует о влиянии процесса сгорания на изменение качества масла. Из таблицы видно следующее:

а) скорость образования осадков в карбюраторном дви­ гателе значительно меньше, чем в дизелях;

б) в зависимости от условий работы меняется скорость загрязнения масла: средняя скорость осадкообразования в карбюраторном двигателе легкового автомобиля составляет

сернистых топлив из восточных нефтей свидетельствуют об огромном влиянии качества топлива на процесс старения масел. Исследованию этого вопроса посвящены многочис­ ленные работы в нашей стране и за рубежом [30, 31, 32, 36].

Испытаниями ВНИИНП дизельного топлива с различ­ ным содержанием серы на тракторном двигателе Д-35 по­ казано, что повышение содержания серы в топливе от 0,2 до 1,28% 'Способствует увеличению количества нагара на порш­ невых кольцах от 7,9 до 20,8 г. Испытания НАТИ дизель­ ного топлива с содержанием серы 0,2 й 0,93% на установке УИМ-3 показали, что если в первом случае оценка качества масла составила 9 баллов, то во втором — 22, при этом ко­ личество общего осадка в окисленном масле было соответ­ ственно, 7,7 и 10,7 г.

95

Эксплуатационными испытаниями на тракторах ДТ-54 в ВИМе в течение 2000 часов установлено, что при работе двигателя на топливе с содержанием серы 0,2% количество осадков в масле составляет 69 г, а при увеличении серы в топливе до 1,1—>1,2% оно возрастает до 101,2 г.

Изучение влияния качества дизельного топлива на степень старения смазочных масел проводилось нами на одноцилин­ дровом четырехтактном дизеле 4-10,5/13 и на двухтактном автомобильном дизельном двигателе ЯАЗ-204. Испытанию подвергались дизельные масла ДС-11 и Д-11 (из бакинских нефтей), а также машинное масло СУ. При этом применя­ лись дизельное топливо с содержанием серы 1% (ГОСТ 305-58) и дизельное летнее из бакинских нефтей с содержа­ нием серы 0,2% (ГОСТ 4749-49). Двигатель 4-10,5/13 рабо­ тал 50 часов без долива масла, а ЯАЗ-204 — 600 часов со сменой масла через каждые 60 часов. Температура масла в первом двигателе поддерживалась ,на уровне 60—65° С, а во

и отложение на них нагара, а также в канавках поршня для всех испытанных масел при работе двигателя на высокосернистом топливе примерно в 1,5—2 раза больше, чем при использовании малосернистого топлива. Визуальный осмотр

96

деталей двигателя после каждого испытания также указы­ вает на то, что при работе двигателя 4-10,5/13 на малосернистом топливе обеспечивается хорошая чистота поршней и поршневых колец и их полная подвижность.

Т а б л и ц а 22

Изменение качеств масел в зависимости от качества применяемого топлива

отрицательное влияние повышенного содержания серы в топливах на работоспособность масел. Процесс старения ис­ пытанных м.аоел при использовании топлив с содержанием 1% серы происходит более интенсивно, чем при использо­ вании малосернистого топлива. Величины таких показателей качеств отработанных масел, как нарастание вязкости, кок­ суемость, коррозионность и количество осадка при работе двигателя на сернистом топливе увеличиваются в 2—5 раз по сравнению с соответствующими показателями, получен­ ными при работе двигателя на малосернистом топливе. Та­ кое значительное изменение качества масла отрицательно влияет на показатели работоспособности двигателя.

Как видно из приведенных в табл. 23 данных, процесс старения масла и на двигателе ЯАЗ-204 при работе на высокосериистом топливе протекает более интенсивно, чем на малосернистом, что вызывает усиление износа и увеличение количества отложений нагара на деталях двигателя.

Добавка в дизельное топливо ГОСТ 4749-49 высоксщетановой присадки бутилнитрата (ДП) доводит цетановое число этого топлива до уровня дизельного из восточных нефтей, т. е. до 50 единиц. При применении этого топлива

Т а б л и ц а 23

Влияние качества топлива на показатели работоспособности двигателя ЯАЗ-204

значительно снижаются отложение нагара и износ деталей двигателя за счет улучшения процесса сгорания.

Результаты многочисленных испытаний подтверждают существенное влияние топлив с различным содержанием серы и топлив различной воспламеняемости на степень ста­ рения смазочных масел, а вследствие этого и на показатели работоспособности двигателя. Работа двигателей внутрен­ него сгорания на газообразном и сжиженном газе также подтверждает влияние качества топлива на степень старе­ ния масла.

ЯАЗ-204 на естественном газе значительно снижаются износ деталей и количество отложений на них, а период работо­ способности масла удлиняется в сравнении с тем, что имеет место при работе двигателя на дизельном топливе

(табл. 24).

98

Результаты сравнительных испытаний на естественных газах и на жидком топливе двигателя ЯАЗ-204 и изменение качеств масел в обоих этих случаях приведены в табл. 24.

Полученные данные свидетельствуют о более полном сгорании газовой смеси в двухтактном двигателе ЯАЗ-204.

Анализ приведенных эксплуатационных материалов ис­ следования со всей очевидностью подтверждает, что на из­ менение качества смазочных масел, а следовательно, и на показатели работоспособности двигателя существенное влия­ ние оказывают качество применяемых топлив и совершен­ ство процесса сгорания.

Влияние сырья и технологии получения базовых масел на степень их старения в процессе работы двигателя

Качество базовых масел зависит от природы сырья и технологии их изготовления. Данные табл. 25 характеризуют качества и углеводородный состав базовых масел селектив­ ной очистки из бакинских и восточных нефтей. Анализ этих данных показывает, что в маслах из бакинских нефтей боль­ ше содержится метанонафтеновой фракции, чем в соответ-

99