книги из ГПНТБ / Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник

отводится также и молекулярному кислороду, который может, как и гидроперекиси, вызывать коррозию металла подшипников.

При рассмотрении коррозионных процессов (особенно процессов ржавления) необходимо подходить к ним и с позиций электрохимиче­ ской коррозии, по которым общая реакция взаимодействия коррозионно агрессивных продуктов с металлом может быть разделена на два сопряженных процесса: анодный — переход металла в раствор в виде ионов с оставлением эквивалентного количества электронов в металле

икатодный — ассимиляция появившихся в металле избыточных элект­ ронов каким-либо деполяризатором (кислородом, продуктами окисле­ ния масла).

Противокоррозионные присадки тормозят протекание отдельных стадий процесса и этим замедляют процесс коррозии в целом.

Для подавления коррозионных процессов в двигателе, в том числе

икоррозии подшипников, используют следующие три пути:

нейтрализацию кислых продуктов в работавшем масле; замедление процессов окисления масла; создание на металле защитной пленки.

По первому пути применяют в маслах высокощелочные присадки (например, сульфонаты), нейтрализующие кислые продукты. При­ садки этого типа берут в таких количествах, чтобы в масле, полностью отработавшем срок службы в двигателе, еще оставался некоторый за­ пас щелочных свойств.

По второму пути применяют в маслах присадки, замедляющие окис­ ление масла (присадки, разрушающие гидроперекиси и превращающие активные радикалы в неактивное состояние). Эти функции, как пра­ вило, успешно выполняют противоокислительные, многофункцио­ нальные и другие присадки.

По третьему пути в масло вводят присадки, образующие прочную защитную пленку на поверхности подшипников. При этом следует иметь в виду, что чрезмерный запас моющих свойств у масла (по ще­ лочности) при повышенных температурах может привести к разруше­ нию противокоррозионных пленок на металле и в ряде случаев вызвать повышенную коррозию подшипников.

При консервации машин с помощью масел, содержащих противо­ коррозионные присадки, создаются пленки, надежно защищающие металл даже в жестких атмосферных условиях.

В заключение отметим, что современные моторные масла характе­ ризуются высокими противокоррозионными и противоржавейными качествами, способствующими повышению долговечности двигателей.

§ 8. ПРОТИВОПЕННЫЕ СВОЙСТВА

При работе масла в двигателе создаются благоприятные условия для образования пены. Этому способствует бурное перемешивание масла с воздухом вследствие вращающихся деталей шатунно-кривошипного механизма, наличие в масле следов воды и ряда стабилизирующих пену веществ: продуктов окисления масла. В отдельных случаях

170

может наблюдаться сильное пенообразование, приводящее к выбросу масляной пены.

Обильное пенообразование нарушает нормальные условия режима смазки.

Для устранения пенообразования практически во все современные масла для двигателей вводят в количествах 0,002—0,005% противопенные присадки. Эти присадки относятся к классу кремнийорганических полимеров и маркируются ПМС-200А.

Действие противопенных присадок заключается в том, что, являясь по своей природе соединениями относительно плохо растворяющимися в минеральных маслах, они находятся в основном на поверхностях раздела фазы воздух — масло. В результате этого скорость разруше­ ния пены становится больше, чем скорость ее образования. Наступает пеногашение. Таким образом уже тысячные доли процента противопенной присадки надежно защищают двигатель от пенообразования.

Образование на границе воздух — масло барьера из полимерных молекул кремнийорганических соединений создает определенные труд­ ности для прохождения кислорода воздуха вглубь масла. Предпола­ гают, что это свойство противопенных присадок несколько повышает стойкость масла к окислению.

Пенообразование уменьшается с повышением температуры масла, так как при этом вязкость масла снижается и стойкость пены падает.

Попадание воды в масло приводит к увеличению пенообразования: из масла капельки воды начинают испаряться, приводя к зарождению отдельных газовых пузырьков, а затем и пены.

Замечено, что наиболее часто пенообразование наблюдается в дви­ гателях с «сухим» картером, имеющим откачивающие насосы и от­ дельный масляный бак, чем в двигателях с «мокрым» картером, как у обычных двигателей средней мощности.

Продуктами сгорания противопенной присадки является абразив­ ная окись кремния Si02 (кварцевый песок). И хотя противопенные присадки применяются, как указывалось выше, в очень небольших количествах— 0,002—0,005%, имеется определенная тенденция ис­ пользовать присадку в количествах, отвечающих нижнему пределу допустимых концентраций.

§ 9. СТАБИЛЬНОСТЬ И ВОЗМОЖНОСТЬ СМЕШЕНИЯ МАСЕЛ РАЗНЫХ МАРОК

Стабильность масел при хранении. Масла для двигателей должны сохранять свои эксплуатационные свойства при хранении в течение длительного срока.

Современные масла могут храниться пять лет и более практически без изменений показателей качества. Однако если в масло были введены зольные присадки невысокой степени очистки и в него попала вода (даже десятые доли процента), то при хранении могут наблюдаться случаи выпадения из масла осадка. Осадок представляет собой эмуль­ сию, состоящую из воды, масла, присадок и различных загрязнений. В случаях выпадения присадок эксплуатационные качества масла

171

могут ухудшиться и физико-химические показатели масла не будут отвечать требованиям ГОСТа.

Возможность смешения масел для двигателей разных марок друг с другом. При эксплуатации автомобилей и хранении на складах могут быть случаи смешения разных сортов масел друг с другом

(ГОСТ 17479—72, п. 1.3).

При смешении масел такие показатели, как зольность, вязкость при положительных температурах, содержание механических приме­ сей, воды, изменяются по закону адптивности, т. е. характер их изме­ нения находится в прямой зависимости от соотношения сортов масел в смеси. Температура вспышки смеси будет почти такой, как у более легкого масла. Низкотемпературные свойства и температура застыва­ ния изменяются по более сложной закономерности, если смешиваемые сорта имеют большие расхождения по этим показателям.

При смешении масел могут быть случаи «несовместимости» при­ садок в маслах, в результате чего отдельные эксплуатационные каче­ ства смеси могут быть хуже, чем у любого из смешиваемых масел. Поэтому в эксплуатации и при хранении на складах смешение масел допускается в исключительных случаях.

§ 10. СТАРЕНИЕ МАСЛА В ДВИГАТЕЛЯХ

Старением масла называют совокупность всех изменений физико­ химических свойств масла при работе его в двигателе.

Все многочисленные факторы, оказывающие влияние на старение масла в двигателе, можно разбить на три основные группы:

условия работы масла в двигателе — режим работы двигателя, температура деталей, смазываемых маслом, расход масла на угар, полнота сгорания топлива, степень очистки воздуха и т. п.;

качество масла — антиокислительные, моющие, противокоррозион­ ные и другие эксплуатационные свойства;

характеристика системы смазки — количество масла в двигателе, эффективность работы системы очистки масла (масляные фильтры, центрифуги, принцип подключения их в системе смазки — последова­ тельное или параллельное).

Интенсивность старения масла определяется сочетанием всех фак­ торов указанных групп.

В результате старения масла изменяются его эксплуатационные качества. Знание характера этих изменений необходимо для установ­ ления сроков смены масла.

Характер изменений физико-химических свойств масла в процессе работы его в двигателе следующий.

Вязкость масла. В пробах работавшего масла наблюдается некото­ рый рост (на 10—15%) его вязкости за счет накопления в нем продуктов окисления. Если же вязкость падает, то причиной этого является, как правило, разбавление масла топливом.

При использовании некоторых загущенных масел снижение вяз­ кости (на 10—15%) может быть связано с некоторой деструкцией по­ лимерных присадок в работающем двигателе. Отечественные загущен­

1 7 2

ные масла в процессе работы в двигателе практически не изменяют свою вязкость при положительных температурах (табл. 53). При отри­ цательных же температурах может наблюдаться некоторое ухудше­ ние низкотемпературных свойств за счет накопления смол и других продуктов окисления масел.

лярный вес из-за деструктивных процессов, но при этом количество полимера в масле несколько возрастает за счет испарения масляной основы. Таким образом, вязкость работавшего масла остается примерно на исходном уровне. В высоконапряженных двигателях иногда отме­ чается заметное увеличение (на 100—150% и даже выше) вязкости масла при использовании высокощелочных масел. Объясняется это тем, что некоторые высокощелочные присадки реагируют с кислыми продуктами окисления масел с образованием веществ (типа мыл).

За рубежом разработан метод для контроля вязкости масла и для высокофорсированных двигателей выработаны масла типа SE, кото­ рые не повышают резко вязкость.

Зольность масла. В свежем масле этот показатель оценивает коли­ чество введенных зольных присадок и поэтому является важным показателем качества масла.Для высокощелочных масел и присадок определяется зольность сульфатная (сульфозола) по ГОСТ 12417—66, для остальных масел — зола по ГОСТ 1461—59.

В процессе работы масла в двигателе происходит «срабатывание присадок», в результате чего зольность масла изменяется.

Причинами уменьшения зольности масла являются:

расход присадки на нейтрализацию кислых продуктов окисления

• масла с образованием веществ, задерживаемых на фильтрах; термический распад присадки (угар) при попадании масла в высо­

котемпературные зоны двигателя; адсорбция присадки на фильтрах, на поверхностях деталей, на

углеродистых частичках окисленного масла и на механических приме­ сях, удаляемых системой фильтрации двигателя.

173

Причинами увеличения зольности масла являются: долив свежего масла с присадкой;

накопление в масле продуктов износа двигателя, пыли и других загрязнений.

Таким образом, по характеру изменения одной зольности масла не всегда удается сделать заключение об изменении содержания активной (работоспособной) присадки в масле. Для представления об этом необходимо составить баланс присадки, исследовав характер измене­ ния содержания активных элементов присадки (обычно бария, кальция, цинка) в масле, в составе механических примесей, в составе отложений на фильтрах и в центрифуге. В практике эксплуатации обычно огра­ ничиваются только контролем общей зольности.

Успехи в области спектрального анализа позволяют, используя экспресс-методы, быстро определять содержание всех металлов в про­ бах работавшего масла. По характеру изменения содержания отдель­ ных металлов удается судить об взносах поршней (по алюминию), колец (по хрому), подшипников (по свинцу, меди) и т. д.

Кислотное число выражается в количестве миллиграммов щелочи (КОН), использованной на нейтрализацию кислых продуктов одного грамма масла. Для свежих масел с присадками этот показатель теряет свою значимость, так как кислотное число масла зависит от природы введенных в масло присадок.

По этим причинам для свежих масел с присадками этот показатель не нормируется. Как показала практика, кислотное число в пробах отработавших масел может достигать 2—3 мг КОН/г масла. Более высокое кислотное число масла может привести к повышению кор­ розии в двигателе и поэтому недопустимо.

Щелочность характеризует нейтрализующие свойства масла. Этот показатель введен в технические условия на современные масла с сульфонатными присадками. При работе дизельных двигателей на сернистом топливе маслу необходим большой запас щелочных свойств (не менее 5,5 мг КОИ/г). В маслах, полностью отработавших свой срок

вдвигателе, показатель щелочности обычно снижается до 1—0,5. Механические примеси в пробах работавшего масла характеризуют

внем количество загрязнений, задерживаемых фильтром «синяя лен­ та». Механические примеси разделяются на две части: на органическую (сгораемые) и на неорганическую (несгораемые). Органическая часть состоит из продуктов окисления масла, случайных сгораемых загряз­ нений (волокна фильтра, ткани и т. д.), а неорганическая — из про­ дуктов износа, распада зольной присадки, пыли и других загрязнений. Характер изменения количества механических примесей в работав­ шем масле показан в табл. 54.

Из других показателей качества масла следует отметить температуру вспышки (характеризующую разбавление масла топливом) и содержа- * ние воды в масле (рост этого показателя иногда указывает на неисправ­ ность в системе охлаждения).

Сроки смены масла. Установление научно-обоснованных, техни­ чески правильных и экономически целесообразных сроков службы масел в двигателе является одним из важнейших вопросов.

174

н о р м и р у е т с я не б о л е е 0 , 0 2 % .

Оптимальный срок смены масла зависит от его эксплуатационных свойств и конструкции двигателя, поэтому необходимо комплексное рассмотрение величин, которые взаимосвязаны с техническими, эко­ номическими и народнохозяйственными факторами. Считается, что при работе на маслах с товарными присадками смена их в карбюратор­ ных двигателях должна проводиться через 6000—9000 км пробега автомобиля. При жестких условиях эксплуатации и при высокой за­ пыленности срок смены масла может быть снижен до 1500 км.

Срок смены масла записывается в карту смазки автомобиля заво- дами-изготовителями. Этот срок может быть для каждого завода разным.

§ И. АССОРТИМЕНТ МАСЕЛ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

Классификация масел

До введения ГОСТ 17479—72 масла подразделялись обычно по признаку применения: на автолы (масла для карбюраторных двига­ телей) и на дизельные масла. Однако это разделение оказалось весьма условным, так как современные высоконапряженные карбюраторные двигатели предъявляют к маслу требования, близкие к требованиям дизельных автомобильных двигателей. В настоящее время имеются единые масла, обеспечивающие нормальную работу и карбюраторных и дизельных двигателей.

Масла для двигателей подразделялись также на зимние и летние.

ГОСТ 17479—72, который распространяется на масла с присадками для автомобилей, тракторов и другой техники. В стандарте учтены рекомендации СЭВ по стандартизации.

175

Масла для двигателей в зависимости от области их применения подразделены на группы (табл. 55). Эти группы в зависимости от вели­ чины вязкости, эксплуатационных свойств и климатических условий применения, в свою очередь, подразделяются на марки (табл. 56).

В ы со к о ф о р си р о в а н н ы е д и з е л ь н ы е д в и г а т е л и , р а б о т а ю щ и е в т я ­

Дж е л ы х у с л о в и я х

Масла различных марок в пределах одной группы должны быть совместимы друг с другом без ухудшения их эксплуатационных свойств.

Условное обозначение масел расшифровывается следующим обра­ зом (см. табл. 56).

Марка масла M-8Bj. Буква М обозначает масло для двигателя, цифра 8 — уровень вязкости при температуре 100° С в сантистоксах, буква Б с индексом 1 означает, что масло по эксплуатационным свойст­ вам относится к группе Б и предназначено для смазывания малофорси­ рованных карбюраторных двигателей.

Масло марки М-6„/10Ва. Буква М обозначает масло для двигателя, цифра 6 — класс вязкости масла, у которого величина вязкости при температуре минус 18° С нормируется в пределах 2600—10 400 сСт, буква з означает, что масло содержит загущающую (вязкостную) присадку и предназначено для применения как зимнее или всесезон­ ное масло, цифра 10 после знака дроби обозначает, что масло при тем­ пературе 100° С имеет вязкость 10 сСт, буква В с индексом 2 означает, что масло по эксплуатационным свойствам относится к группе В и предназначено для смазывания среднефорсированных дизельных дви­ гателей.

Универсальные масла, предназначенные для применения как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях, обозначаются буквой по группам эксплуатационных свойств без цифрового индекса, напри­ мер М-10Г.

176

При классификационных испытаниях новых образцов масел про­ водят моторные испытания.

Всесторонняя моторная проверка качества масла позволяет уста­ новить ему группу по эксплуатационным качествам и упростить выбор масла для двигателя.

Сведения о соответствии классов вязкости по ГОСТ 17479—72 и по

Из таблицы можно установить, к какому классу вязкости ГОСТа относится то или иное зарубежное масло.

Зарубежные дизельные масла разделены по условиям работы на четыре группы:

СА — легкие условия эксплуатации. Безнаддувные дизельные двигатели при работе на бессернистом топливе;

СВ — условия работы безнаддувного дизельного двигателя при использовании сернистого топлива;

СС — условия работы дизельного двигателя с малым наддувом. Масло не должно давать низкотемпературных отложений в карбю­ раторном двигателе;

СД — условия работы дизельных двигателей с наддувом при работе па сернистом топливе.

Если масло одновременно удовлетворяет требованиям двух групп, то ему присваивается двойная маркировка. Масла группы СС предназ­ начаются в качестве единых для дизельных и карбюраторных двига­ телей.

1 API — Американский нефтяной институт. Группы API характеризуют условия работы масла в двигателе. ASTM — Американское общество испытаний материалов. SAE — Общество автомобильных инженеров (США), классы по SAE характеризуют вязкостные свойства масла.

178

Наряду с новой единой классификацией масел по ГОСТ 17479—72, в технических условиях на масла применяют старую индексацию ма­ сел отдельными буквами, характеризующими способ его изготовле­ ния, наличие присадок и т. д.

В зависимости от назначения масла для двигателей делят на авто­ мобильные (для карбюраторных и дизельных двигателей) и авиацион­ ные. По способу производства они могут быть дистиллятными, остаточ­ ными, компаундированными (смесь дистиллятного и остаточного ком­ понентов) и загущенными (приготовленными по новому способу про­ изводства с использованием полимерных присадок).

Почти все масла для двигателей являются маслами селективной очистки (буква С в марке масла). Масла кислотной очистки (буква К в марке масла) выпускаются в ограниченном количестве на старых заводах. Практически все масла для двигателей выпускаются с при­ садками, на что в маркировке старых образцов масел указывала буква п.

Автомобильные масла в наименовании сорта имеют букву А, ди­ зельные — Д. Загущенные масла маркируются введением в наимено­

100° С. В скобках дана маркировка масла по ГОСТ 17479—72.

На практике маркировку масел иногда приходится расширять, чтобы обозна­ чить тип введенной в масло присадки по металлу (М-14ГБ, где буква Б означает бариевую присадку).

Масла для двигателей выпускаются зимних и летних сортов. В маркировку масла с этой целью иногда вводят (последними по порядку) буквы з или л. Это сделано, например, в дизельном масле для автобуса Икарус, чтобы отличить зимний сорт (М-8Гфз) от летнего (М-8Гфл). Буквой ф в наименовании масла подчеркивается, что это масло предназначено для форсированных дизельных дви­ гателей с наддувом.

Масла загущенные могут применяться всесезонно. На это указы­ вает буква В в названии сорта масла, например масло ДВ АСЗп-10. Буква Д указывает, что это масло долгоработающее и поэтому может работать в двигателе без смены порядка 15 000—20 000 км пробега автомобиля.

Товарные масла

Масла для двигателей выпускаются по техническим условиям (ТУ) или по государственным стандартам, в которых нормированы качества продукта.

Ранее существовало более 20 ТУ и ГОСТов на автомобильные и более 50 на дизельные масла. В настоящее время проводится широкая

179