МОТОРНЫЕ МАСЛА
Товарные масла и их назначение
Технология получения товарных масел довольно сложная и трудоемкая. Базовое масло получают смешиванием дистиллятного (полученного из мазута) и остаточного (полученного из гудрона), прошедших соответствующие виды очисток от нежелательных компонентов (смол, сернистых соединений, высокозастывающих компонентов и др.). Затем к базовому маслу, отвечающему требованиям стандарта по ряду физико-химических показателей качества, добавляют комплекс присадок. При добавлении присадок учитывают их совместимость, т.е. присадки должны выполнять только свои функции, для которых они предназначены, не ухудшая других качеств масла и не влияя на действие других присадок. Кроме того, присадки не должны выпадать в осадок и разлагаться при хранении масел. Учитываются и эксплуатационные факторы работы масел: температура, давление, наличие цветных металлов и сплавов, вид топлива и др. Поэтому состав присадок (а соответственно и масел) для двигателей (бензиновых и дизельных, малофорсированных и высокофорсированных, турбонаддувных и без турбонаддува) различен.
Механический коэффициент полезного действия двигателя в значительной степени зависит от потерь энергий на трение, которые могут быть уменьшены за счет образования оптимального режима трения. Как известно, наиболее Малы потери на трение и износы при гидродинамической (жидкостной) смазке, зависящей от вязкости масла. 6 условиях гидродинамического трения (смазки) работают подшипники коленчатого вала.
Много узлов работает в условиях полужидкостного или граничного трения, коэффициент которого зависит от качества масла, часто называемого маслянистостью, от наличия соединений, способных образовывать масляную, пленку на металле. К таким узлам относятся, например, пара "шейка — вкладыши подшипников коленчатого вала" в момент пуска двигателя, поршневые кольца в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке (когда вязкость масла и скорость поршня имеют минимальные значения).
Основное назначение моторных масел:
уменьшение износа трущихся деталей и снижение коэффициента трения, уменьшение потерь мощности на трение;
охлаждение трущихся деталей;
уплотнение зазоров;
предохранение поверхностей от коррозии.
Моторные масла должны обеспечивать надежный пуск двигателя при любой температуре, малый расход масла и топлива при работе двигателя, большой срок работы без замены. Для этого масла должны обладать
определенными эксплуатационными качествами, которые зависят от типа двигателя, его конструктивных особенностей, режима работы, условий эксплуатации, применяемого топлива. Эксплуатационные качества масел характеризуются рядом физико-химических показателей, которые не являются постоянными, а изменяются по мере совершенствования автомобильного транспорта и другой техники,
Для чего необходимо знать вязкость и индекс вязкости масел
Одним из показателей качества масла является его вязкость (сила внутреннего трения). От ее значения зависят техническое состояние двигателя, расход топлива и масла. По вязкостным показателям подбирается масло для определенного двигателя в зависимости от конструкции, технического состояния, условий эксплуатации, сезонности и других факторов. Значение вязкости масла входит в его маркировку в виде цифрового индекса, например, M-8B-I, М-10Г2 где цифры 8 и 10 обозначают значение кинематической вязкости в мм2/с при 100°С. Использование маловязких масел (тем более загущенных — всесезонных) позволяет экономить топливо. Но, с другой стороны, использование маловязкого масла может стать причиной повышенного износа деталей, в том числе абразивного, увеличения расхода масла на угар. Например, расход масла М-5з/12Г1 на угар больше по сравнению с расходом на угар масла М-12Г1. Но применение масел с повышенной вязкостью связано с увеличением механических потерь, ухудшением пуска двигателя, увеличением пусковых износов. Масла подбирают такой вязкости, которая обеспечивала бы надежную смазку, небольшой расход на угар, легкий пуск двигателя, отвод теплоты и др. Оптимальное значение вязкости масла в каждом конкретном случае обеспечивает минимальный износ деталей двигателя, достаточную скорость подачи масла к цилиндрам, максимальный отвод теплоты (масло отводит 1,5...4,5% теплоты, выделяемой при сгорании топлива), уплотнение зазоров (это, в свою очередь, обеспечивает минимальный прорыв отработавших газов в масляный картер и расход масла на угар). Масла, в зависимости от вязкостных свойств, используются при зимней и летней эксплуатации. Использование зимой летних сортов масел ведет к дополнительному расходу топлива до 8%; использование зимних масел летом — к повышенному износу двигателя, 'увеличению расхода масла на угар.
От значения вязкости зависит прокачиваемость по масляной системе, отвод тепла от трущихся поверхностей, их чистота. Это обеспечивает масло с меньшей вязкостью. Для уплотнения зазоров в изношенных двигателях при работе с повышенными давлениями требуются масла с более высокой вязкостью. В двигатели легковых автомобилей при падении давления в масляной системе иногда заливают высоковязкие авиационные масла типа МК-22, МС-20,
чего делать не следует. Вязкость этих масел в среднем в два раза больше допустимой для масел легковых автомобилей. В данной ситуации следует выяснить причину падения давления в системе и устранить ее. В критическом случае, как исключение, возможно кратковременное применение масла МС-20 (оно выпускается без присадок).
Если при падении давления в масляной системе объем масла в картере повышается, значит в него попало несгоревшее топливо (или антифриз) и его необходимо срочно заменить.
Вязкость не является величиной постоянной, она изменяется с изменением температуры. Качественными маслами являются те, которые имеют небольшую вязкость при отрицательных температурах и обеспечивают хорошую текучесть, минимальные пусковые износы, а при рабочих температурах имеют высокую вязкость (то есть вязкость остается стабильной независимо от температуры) и хорошие смазочные свойства. Для характеристики вязкостно-температурных свойств масел существует ряд показателей: значение вязкости при температурах 100, 50, О, -18°С, соотношение вязкостей при различных температурах, вязкостно-температурные коэффициенты, индексы вязкости. Международным показателем вязкостно-температурных свойств масел является индекс вязкости.
Индекс вязкости —безразмерная условная величина, характеризующая степень изменения вязкости с изменением температуры, наклон вязкостно-температурной кривой. Чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше индекс вязкости. Качественными маслами (по вязкостно-температурным свойствам) являются масла с индексом вязкости выше 100. В первую очередь это всесезонные с индексом вязкости выше 125. Сезонные масла (зимние и летние) могут иметь индекс вязкости менее 100.
С целью улучшения вязкостно-температурных свойств масел, повышения индекса вязкости готовят так называемые загущенные масла. Их получают из маловязких индустриальных масел типа веретенного, турбинного, трансформаторного и др. с высоким индексом вязкости путем добавления вязкостных (полимерных) присадок. Например, марка масла М-5з/10Г1 обозначает, что данное масло имеет товарную вязкость, равную 10 мм2/с при 100°С, а приготовлено оно из масла с начальной вязкостью 5 мм2/с при 100°С добавлением вязкостных присадок (буква з — загущенное, а не зимнее). Загущенные масла готовятся для всесезонного использования.
Работа на загущенных маслах обеспечивает эксплуатацию двигателя в широком диапазоне температур. Их использование экономически целесообразно: облегчается пуск двигателя зимой (при пуске срабатывает вязкость масла, из которого приготовлено товарное), снижаются пусковые износы двигателя, уменьшается расход топлива и масла. Например, зимние масла M-8B1, М-8Г1 обеспечивают пуск двигателя без применения средств облегчения пуска до температур -10°С, тогда как всесезонное масло М-6з/10Г1 обеспечивает пуск двигателя до температур -22...-25°С.-
Кроме вязкостных свойств, масла должны иметь хорошую маслянистость, прочную масляную пленку. Создать такую пленку для работы в современных двигателях за счет соединений, входящих в состав базового масла, как отмечалось выше, не удается. Высокая вязкость масла не предопределяет прочности масляной пленки. Например, многим известен нигрол (старое название трансмиссионного масла), имеющий высокую вязкость при 20°С, который при нагреве до 40°С и выше течет как вода, теряя при этом смазочные свойства. Для предотвращения износа, сваривания металлических поверхностей, задира и т.п. к маслам добавляют противозадирные, противоизносные, антифрикционные присадки.
Как облегчить пуск двигателя при отсутствии необходимого масла
Для масел, работающих при низких температурах окружающего воздуха, большое значение имеет их подвижность. Масла, обладающие очень большой вязкостью или потерявшие подвижность, использовать нельзя. Практикой установлено, что пуск двигателя зависит не от потери подвижности (в зависимости от температуры застывания рекомендовалось использовать масла на 10...15°С выше этой температуры), а от значения пусковой вязкости —чем она меньше, тем быстрее обеспечивается необходимая частота вращения коленвала.
При большой вязкости масла для облегчения пуска двигателя в зимнее время необходимо предпринимать дополнительные меры с целью ее снижения: подогрев масла непосредственно в картере специальными подогревателями (но не открытым пламенем!), заправка подогретым маслом и другие методы прогрева и подогрева. Если нет возможности облегчить пуск двигателя при отрицательных температурах воздуха, как исключение, допускается разбавление моторного масла легко испаряющимся бензином (неэтилированным, типа авиационного Б-70, газовым бензином) в количестве около 5% (но не более 10%, в зависимости от температуры). Масло разбавляют после остановки двигателя при температуре охлаждающей жидкости около 40°С. Добавив бензин, смесь перемешивают на малых оборотах примерно одну минуту. Использовать этилированный бензин, автомобильный бензин, керосин, дизельное топливо для этой цели нельзя, так как они полностью не испарятся из масла. В импортных автомобилях разбавлять моторное масло любым топливом нельзя, так как топливо влияет на силиконовые уплотнения.
Несоблюдение правил пуска холодного двигателя, необходимого теплового режима эксплуатации может привести к большим перерасходам ТСМ, износу двигателя, повышенному загрязнению окружающей среды.
Что происходит с маслом при работе
В период хранения первоначальный химический состав масла изменяется незначительно. При правильном хранении его качество не снижается более 5 лет. Химический состав масел и их эксплуатационные свойства резко изменяются в процессе эксплуатации — под воздействием высоких температур, кислорода воздуха, продуктов неполного сгорания топлива, конденсирующейся воды, картерных газов, каталитического действия металлов и старых продуктов окисления.. Кроме того, происходит испарение легких фракций масла, срабатывание присадок, загрязнение различными механическими примесями, водой. Стойкость масла против окисления кислородом воздуха (химическая стабильность) является одним из важнейших факторов, определяющих поведение масла в узлах трения во время эксплуатации, а также срок его службы до замены. Окисление приводит к образованию лаковых и углистых отложений (особенно на горячих поверхностях, таких как поршень и поршневые кольца), низкотемпературных отложений — шламов, к коррозии и разрушению металлов, например, вкладышей подшипников образующимися кислыми продуктами. Скорость окисления зависит от химического срстава масла, условий эксплуатации, технического состояния двигателя, качества топлива, охлаждающей жидкости и других факторов.
Среди них основным является температура. Под действием температуры масло подвергается интенсивному окислению, полимеризации, конденсации, разложению, коксованию. Кроме того, моторное масло подвергается и воздействию высоконагретых газов, прорывающихся в картер из камеры сгорания. Например, при температуре 150°С необходимо в 1700 раз меньше времени для окисления масла до той же глубины, что и при температуре 50°С. Моторное масло подвергается воздействию высоких температур: в картере —до 110...140°С, в зоне первого поршневого кольца —до 220...280, а в ряде" случаев —до 300...330 и т.д.
При работе масло соприкасается с различными металлами, некоторые из них могут быть катализаторами. Это, в первую очередь, свинец, медь и их сплавы. В присутствии парных металлов, например, железа и меди, масло окисляется значительно быстрее, чем под действием каждого из этих металлов в отдельности.
На окисляемость масла каталитически действуют старые продукты окисления. Поэтому перед заправкой свежим маслом картер и всю масляную систему следует промыть. Промывка двигателя должна производиться специальными промывочными маслами для двигателя (например ВНИИ НП-ФД), имеющими высокие смазочные свойства и растворяющую способность. Нельзя использовать для промывки керосин, дизельное топливо или смеси топлив с маслами. Отработавшее масло сливают при температуре 75...85°С, заливают промывочное
масло и дают поработать двигателю 15. ..20 минут на переменных частотах вращения коленвала. Затем промывочное масло сливают и заливают свежее моторное масло, меняют фильтр. Промывка двигателя ведет к снижению токсичных выбросов в атмосферу, уменьшению расхода ТСМ, износа двигателя, повышению его надежности. Срок службы свежего масла без промывки двигателя сокращается в 1,5...2,0 раза (в зависимости от качества масла, топлива). После отстоя и фильтрации промывочное масло можно использовать несколько раз.
При отсутствии специального промывочного масла для масляной системы двигателя в случае необходимости замены масла для нанесения меньшего вреда двигателю следует применять индустриальные масла (веретенное, турбинное, трансформаторное), но не топлива (например, дизельное или керосин). Нельзя добавлять к маслам растворители для лучшей промывки двигателя, такие как толуол и пр. Топлива и растворители снимают масляную пленку и, не обладая смазочными свойствами, вызывают повышенный износ двигателя.
К сожалению, наши работники на станциях техобслуживания иностранных фирм обычно не производят промывку двигателя при замене масла, объясняя это высоким качеством импортных масел. Качество любого масла (нашего, импортного) ухудшается от наличия остатков старого масла.
В изношенных двигателях масло окисляется значительно быстрее.
Как отмечалось, выше, результатом окисления являются коррозионные продукты и продукты глубокого окисления, образующие низко- и высокотемпературные отложения —шламы, нагары и лаки.
• Шламы (осадки) представляют собой не растворимые в масле вещества, которые накапливаются в картере двигателя, на сетке маслоприемника, на фильтрах, в каналах системы смазки, на крышке клапанной коробки. При этом ухудшается очистка масла, происходит повышенный износ двигателя, в первую очередь вкладышей подшипников и шеек коленвала, гильз цилиндров и др. Шламробразование увеличивается при использовании низкокачественного масла, при работе двигателя на пониженных тепловых режимах, при наличии воды в масле. Именно шламы удаляются при промывке двигателя не специальными промывочными маслами, а заменителями.
Нагары представляют собой углистые вещества, который откладываются на днище поршня, стенках цилиндра. Нагары на впускных клапанах, лродувочных окнах гильз цилиндров снижают коэффициент наполнения цилиндров и мощность двигателя, вызывают перерасход ТСМ. При работе двигателя на пониженном тепловом режиме, а также при использовании масел повышенной вязкости (например, авиационного вместо автомобильного) увеличивается количество нагаров. Нагары могут быть причиной появления калильного зажигания и детонации. Частицы нагара, смываемые несгоревшим топливом, попадая в зону трения "цилиндр — поршень", вызывают повышенный их износ, износ колец, загрязняют масло в картере и ускоряют его окисление, вызывают абразивный износ
других деталей двигателя. Нагарообразование увеличивается при использовании низкокачественных масел и масел не соответствующих марок, особенно с повышенной зольностью, в высокофорсированных бензиновых двигателях (например, масел для КамАЗов М-8Г2К и М-10Г2К). Количество нагара будет уменьшатся при длительной работе двигателя на постоянных повышенных тепловых режимах, т.е. они могут выгорать.
Лаки — очень плотные, трудно удалимые вещества, образующиеся в зоне поршневых колец и на горячих деталях двигателя. С повышением температуры лакообразование увеличивается. При повышенном лако-образовании наблюдается пригорание поршневых колец, они не выполняют свои функции, нарушается герметичность между цилиндром и поршнем. Лакообразование увеличивается при использовании масел "повышенной вязкости (выше, чем положено для данного двигателя). Лаки, образующиеся на стеблях выпускных клапанов например, в ряде случаев приводят к заклиниванию и последующей поломке штанг. Удалить лаки, промывая двигатель заменителем, а не специальным промывочным маслом, не представляется, возможным, так как заменители не обладают высокими растворяющими способностями.
Действие воды и механических примесей на качество масла и двигатель
Вода и механические примеси вызывают повышенный износ двигателя, ускоряют окисление масла, увеличивают расход его и топлива. Наличие воды в масле значительно влияет на его антифрикционные свойства, снижает топливную экономичность двигателя.
Вода очень вредна для присадок, которые под ее действием гидролизуются и вымываются. Использование масел без присадок недопустимо.
Действие воды на присадки можно проверить так. В две чистые сухие бутылки на 1 /2 высоты залить свежее масло и в одну из них добавить немного (около 10 мл) воды, перемешать, но без образования эмульсии. Через 10... 12 часов на дне бутылки с маслом и водой появится белый водно-эмульсионный слой. Масло в другой бутылке останется прозрачным и однородным. При сливе из картера отработавшего масла очень часто сначала стекает рыжий эмульсионный раствор присадок в воде. Это значит, что в масле была вода, которая разложила присадки. Необходимо выяснить причину попадания воды в масло (плохая вентиляция картера, нарушение герметичности системы охлаждения, заправка маслом с водой) и устранить ее.
Чтобы определить, пригодно ли масло для применения, достаточно произвести качественный анализ на присутствие воды в нем. Если вода обнаружена даже в свежем, неработавшем масле, то оно не пригодно к использованию. Обнаружить воду в масле можно самостоятельно, без
приборов, экспресс-анализом. Для этого всухую чистую пробирку на 1/4 высоты запивают хорошо перемешанное анализируемое масло. Донышко пробирки, наклоненной на 45° отверстием от себя, подогревают спичкой (последовательно, не более трех спичек). Появление пены свидетельствует о наличии в масле воды.
В период хранения автомобиля в масле накапливается вода и происходит коррозионный износ двигателя, который в технике сезонного использования в 3...5 раз больше износа аналогичных двигателей всесезонного использования.' При большом содержании воды в масле часть ее попадает в подшипники коленчатого вала, где превращается в пар за счет теплоты нагретого подшипника. Пар, в свою очередь, смывает (срывает) масляную пленку с шейки и втулки, при этом неизбежен задир. Использование антифризов, обладающих высокой проникающей способностью, может отрицательно сказаться на работе масляной системы.
Механические примеси вызывают прежде всего механический и абразивный износ двигателя. К механическим примесям относятся песок (абразив), продукты износа и ржавения, распада присадок, неполного сгорания топлива, глубокого окисления масла и др. Повышенное содержание механических примесей в масле свидетельствует о неудовлетворительной работе фильтров (они перенасыщены). Обнаружить механические примеси даже в работающем масле очень легко: они видны в растекшейся капле масла, нанесенной на чистое сухое стекло. При обнаружении механических примесей следует в первую очередь проверить состояние системы фильтрации.
Для чего нужны присадки к маслам и можно ли их добавлять самостоятельно
Для автомобилей и другой техники выпускают масла с комплексом присадок. Присадками являются вещества, добавляемые к маслам (или топливам) в незначительном количестве для улучшения или придания новых свойств, например, антикоррозионных, антиокислительных, антипенных, противоизносных, для снижения температуры застывания (депрессаторы) и других. Присадки должны полностью растворяться в масле, не выпадать в осадок и не разлагаться при хранении, не изменять другие качества масла, не действовать на другие присадки негативно. Это называется совместимостью присадок.
Присадки срабатываются вследствие нейтрализации и диспергирования продуктов сгорания топлива в масле, нейтрализации продуктов окисления масла, адсорбции присадок на фильтрующих элементах масляных фильтров, взаимодействия присадок с металлами, с которыми контактирует масло, механической и термической деструкции присадок и т.д. Увеличивать срок службы масла за счет добавления сработавшихся присадок в условиях эксплуатации нельзя/ Для этого не-
обходимо знать весь комплекс присадок, введенный в масло изначально при его производстве, количество еще работающих присадок, а также совместимость присадок, предназначенных для введения, что практически невозможно.
С учетом того, что качество наших товарных масел низкое (хуже качества масла, которое разрабатывалось для какого-то определенного двигателя, не сравнивая уже с качеством отечественных и импортных масел одинакового назначения), в продажу поступает большое количество разнообразных добавок и присадок. Судя по рекламе, они предназначены для уменьшения износа двигателя с одновременным повышением его мощности, снижением расхода топлива, масла и другими достижениями, которые можно получить введением этих добавок ,или присадок. Однако далеко не всегда рекламные данные соответствуют реальным. Так, увеличить мощность двигателя за счет снижения трения удается на 2...3%, при благоприятных условиях эта цифра может быть несколько выше (но не 25...30%, как иногда рекламируют, так как такое повышение мощности должно привести к отсутствию трения, чего на практике достичь невозможно).К тому же, не всегда самый низкий коэффициент трения сопровождается уменьшением износа двигателя. Например, содержание органических кислот и смол в масле увеличивается при эксплуатации за счет его окисления. Эти соединения, являясь полярно-активными, адсорбируются на металлических поверхностях и снижают коэффициент трения, но износ двигателя повышается вследствие коррозии и нагарообразования. Некоторые добавки (или присадки), снижая коэффициент трения, при работе могут разлагаться с образованием коррозионных соединений. Факторов, необходимых для разложения добавок (или присадок), в двигателе предостаточно: высокая температура, наличие влаги, некоторые соединения отработавших газов и т.д.
Снижения коэффициента трения, улучшения антифрикционных свойств масла в условиях эксплуатации можно достичь введением в масло специальных рабоче-консерваци'онных (защитно-антифрикционных) добавок' или присадок. В данном случае речь идет о дополнительном введении добавок или присадок, так как все современные моторные и трансмиссионные масла для автомобилей изготовлены уже с комплексом присадок, в состав которого входят антифрикционные, противоизносные и противозадирные. Действие присадок такого рода состоит, прежде всего, в адсорбции поверхностно-активных веществ и сопровождается химическими преобразованиями с возникновением новых веществ и соединений, т.е. химических модифицированных слоев. В микронеровностях металла при трении возникают очень высокие давления, в зоне контакта генерируется теплота. Именно в условиях высоких удельных нагрузок и температур химические модифицированные слои проявляют наибольшую активность. Действие адсорбционных и особенно хемосорбционных слоев зависит от химического состава масла, металла и особенно состава присадки (или добавки) и связано со способностью проникать в. микрощели, нивелировать, т.е. выравнивать трущиеся поверхности, снижать электростатическое изнашивание за счет усиления перетекания электрических зарядов с одной поверхности на другую, уплотнять зазоры. Особое место принадлежит добавкам и присадкам, которые одновременно с уменьшением износа двигателя снижают коэффициент трения, так как не всегда высокая маслянистость, т.е. малый коэффициент трения, обеспечивает уменьшение износа двигателя.
Все эти добавки и присадки находят сбыт и применение в связи с неудовлетворительным техническим состоянием двигателя, качеством топлива, с низким качеством наших масел, а точнее — качеством присадок, входящих в состав масел. Подтверждением тому служит срок работы до замены масел М-6з/10Г1, М-5з/10Г1 и М-63/12Г1. Все три масла — "жигулевские", предназначены для высокофорсированных карбюраторных двигателей, все три — всесезонные. Но срок службы масла М-6з/10Г1 в 1,5 раза меньше, чем у двух последних марок. Объяснение очень простое: два последних масла изготовлены с добавкой импортных присадок, потому их меняют через 15 тыс. км.
Качественные масла (это относится к большинству импортных масел) не требуют дополнительных добавок или присадок при эксплуатации. Но реальность такова, что даже самое качественное масло можно испортить некондиционным топливом: бензином с примесями керосина или дизельного топлива, бензином с повышенным содержанием смол, с низким октановым числом, другими отклонениями от стандарта; дизельным топливом с содержанием воды или механических примесей] топливом, не соответствующим сезонности (зимой — летним) и с другими отклонениями от стандарта. Следует отметить и недостаточно высокий уровень технического обслуживания. Все это ведет к ускоренной срабатываемости масла, необходимости дополнительного введения добавок или присадок, которые предохраняли бы двигатель от повышенного износа. Некоторые добавки и присадки позволяют снизить износ высоконагруженных или термонагруженных деталей в 1,3 и более раза, несколько снизить расход топлива. Но следует очень осторожно относиться к добавкам и присадкам к маслам, так как большинство из них не имеет тех магических свойств, которые им приписывает реклама.
Новые двигатели и двигатели после ремонта должны пройти период обкатки, для чего используются специальные обкаточные масла или присадки к маслам и топливам. При этом автолюбители иногда вводят в-состав масла дисульфид молибдена или мягкие металлы. Последними не следует увлекаться, так как некоторые металлы и их оксиды являются катализаторами окисления масла (медь, свинец, их окислы и сплавы). При отсутствии обкаточных масел к моторным маслам можно добавлять самостоятельно порошкообразный дисульфид молибдена, который вводится в масло в количестве до 3% веса при температуре масла 60...70°С. Все хорошо перемешивается, добавляется в картер, и двигателю дают нагрузку. Автомобиль должен поработать без
перерыва несколько часов. Несмотря на то, что большая часть дисульфида молибдена останется на фильтрах и со временем осядет на дно картера, свою позитивную роль как обкаточный компонент он сыграет: пришлифуются в какой-то мере поверхности, уплотнятся зазоры (повысится давление в системе). После этого следует поменять фильтры.
В последнее время дисульфид молибдена находит широкое применение как модификатор, т.е. как присадка. Для этого он должен быть однородной дисперсией с размером частичек не более 1 мкм. В чистом виде (сам) он не используется, а только в смеси с поверхностно-активными веществами ингибиторами, предупреждающими некоторые негативные явления, такие, например, как коррозия.
Приготовление присадок —очень сложный технологический процесс, требующий надлежащих условий и специального технологического оборудования. Некоторые компоненты нуждаются в ультразвуковом измельчении (в том числе и дисульфид молибдена).
К подбору твердых (и маслорастворимых) добавок или присадок к маслам следует относиться с большой осторожностью, со знанием их свойств и действия. Как отмечалось выше, медь, свинец и их оксиды и сплавы, будучи твердыми смазочными материалами, ускоряют срабатываемость масла (как катализаторы окисления); дисульфид молибдена, графит должны пройти ультразвуковое дробление; большинство полимерных соединений работает только при невысоких давлениях и температурах, поэтому они не могут быть качественными добавками или присадками к моторным и трансмиссионным маслам. Добавки к маслам обычно "тяжелее", чем масло (выше плотность и вязкость). При смешивании с маслом сила внутреннего трения в масле, т.е. энергия, затрачиваемая на его прокачивание, не уменьшается, поэтому за счет такой добавки экономии топлива и увеличения мощности двигателя достичь нельзя. Экономию топлива и повышение мощности двигателя в данном случае можно получить за счет снижения коэффициента трения. Положительный эффект от введения некоторых добавок имеется. К таким немногим добавкам относятся, в частности, из отечественных — "Фриктолы", из импортных — Dura Lube (США), "Экомины" (Прибалтика) и другие. Добавки проникают в микротрещины, предохраняют от дальнейшего износа двигатель, шлифуют поверхности трения, покрывают металл дополнительным смазочным слоем, уплотняют зазоры, повышая давление в системе.
Когда необходимо менять масло
Если масло сработалось, утратило основные эксплуатационные свойства, необходимо его заменить. Преждевременная замена масла накладна, нб и несвоевременная замена ведет к повышению износа деталей двигателя, затратам на запчасти, уменьшению надежности двигателя и увеличению числа отказов в работе, к резкой интенсификации коррозионных процессов, ухудшению защитных свойств. Определить необходимость замены масла по изменению его цвета нельзя, так как масло чернеет через несколько десятков часов работы, сохраняя при этом высокие эксплуатационные качества. Определение сроков работы масла до замены — трудоемкая работа, а контроль качества масла во время работы также довольно сложен. Сроки работы масла до замены в автотракторной технике связаны, главным образом, с ресурсом работы механизма.
Основной показатель необходимости замены масла — срабатываемость присадок. Определить наличие присадок в свежем или работающем масле (если они не вымылись и не разложились под действием воды в свежем масле, не сработались или не разложились преждевременно в работающем масле) можно самостоятельно следующим экспресс-анализом. В любую чистую сухую стеклянную посуду (пробирку, химический термостойкий стакан, химическую термостойкую колбу) заливают 50... 100/ мл масла и такое же количество дистиллированной воды, в которой заранее растворен фенолфталеин (на кончике чайной ложки или ножа). Смесь ставят на водяную баню и осторожно нагревают до кипения воды. При нагреве смесь несколько раз осторожно перемешивают. После того как вода закипит, водяную баню отключают и дают остыть, не вынимая из нее.посуду со.смесью. Во время остывания смесь можно несколько раз осторожно перемешать. При наличии нейтрализующих присадок в масле водный раствор начнет окрашиваться в малиновый Цвет, при отсутствии — будет бесцветным или молочно-белым.
Для определения необходимости замены масла можно воспользоваться хроматограммой масляного пятна. Для этого несколько капель масла из масляного картера (сразу после остановки двигателя) наносят на фильтровальную бумагу (желательно синюю ленту). Через два часа производят замер масляных пятен. Если размеры темного пятна намного превышают размеры светлого (оно практически отсутствует) —необходима замена масла.
Следствием окисления масла является образование кислых продуктов, вызывающих коррозию, и продуктов глубокого окисления, образующих различного рода отложения. Эти отложения очень сильно влияют на моторесурс двигателя, его износ — происходит: закоксовывание и прогорание поршневых колец; образование на днище поршня и в камере сгорания нагаров (что, в свою очередь, связано с. возможностью возникновения калильного зажигания и детонации), прогар поршня. Наблюдается заклинивание и прогар клапанов; отложение шламов на фильтрах, сетке маслоприемника насоса, крышке клапанной коробки; уменьшение проходного отверстия впускного и выпускного тракта, что влияет на температурное состояние деталей двигателя, износ вкладышей подшипников и шеек коленвала, деталей цилиндре-поршневой группы.
Поэтому так важно выбрать масло необходимой марки, своевременно и качественно произвести техническое обслуживание двигателя для обеспечения нормальной работы на весь его ресурс. Испортить масло, сократить моторесурс двигателя или отдельных его деталей легко, но увеличить ресурс двигателя или отдельных его узлов в 5 раз и более, как иногда рекламируется, не удается.
Обычно моторные масла заменяют через 10 тыс. км пробега (в иномарках тоже). Учитывая сложности эксплуатации автомобилей, такие, например, как использование некондиционных топлив, низкое техническое состояние двигателя, несвоевременная замена или очистка фильтров, езда с частыми пусками двигателя (особенно в холодный период времени года), езда по пыльным дорогам, следует сокращать срок замены масла на 1,5...3,0 тыс. км пробега (в иномарках тоже). Использование импортных масел, отвечающих по эксплуатационным и вязкостным качествам требованиям международных стандартов, позволяет увеличить срок службы масла до замены.
Классификация моторных масел. Можно ли их смешивать и взаимозаменять
Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания автомобилей, дорожно-строительной, сельскохозяйственной техники, тепловозов и др. (за исключением авиационных) согласно эксплуатационных свойств подразделяют на шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е. Масла групп А, Б, В, Г используются в нефорсированных (А), малофорсированных (Б), средне-форсированных (В) и высокофорсированных (Г) карбюраторных и дизельных двигателях. Масла группы Д предназначены для использования в высокофорсированных дизелях, работающих в тяжелых условиях. Масла группы Е — в высокофорсированных мапооборотных судовых дизелях и работающих на тяжелом топливе. Для карбюраторных двигателей в маркировку масла вводится цифра 1, для дизелей — 2. Пример обозначения масел: М-8Г1 М-10В2. Буква М обозначает, что масло моторное; цифры 8 и 10 — значение кинематической вязкости в мм2/с при 100°С. В маркировке масла встречается и более сложное обозначение, например, М-6з/12Г1, расшифровка которого дана раньше.
При отсутствии масла необходимой марки его можно заменить равновязким по качеству группой выше, но никогда не следует заменять маслами худшего качества. Например, при отсутствии масла M-8B-I следует заливать масло М-8Г1(зимой), М-12Г1(летом) или всесезонное масло М-5з/10Г1 и другие этого типа. Нельзя смешивать масла разных групп (из-за несовместимости присадок), т.е. при понижении уровня масла в картере доливать масло другой группы. Например, долив масла группы Г1 в масло M-8B1 приводит к резкому ухудшению качества (ниже M-8B1), хотя доливалось более высококачественное масло.
Поэтому не следует смешивать одинаковые по назначению, но разной маркировки • масла, например, не смешивать масла М-53/10Г1, М-63/1ОГ1 и М-63/12Г1, так как в состав этих масел входят различные присадки.
Из отечественных масел для современных двигателей легковых автомобилей-используют М-8Г1 (зимой), М-12Г2 (летом) и всесезонные масла М-5з/10Г1, М-6з/10Г1 и М-6з/12Г1. Как видим, ассортимент невелик. Появляются новые масла с импортными присадками (кроме тех, о которых уже шла речь), например, Apian SAE 15W40 API SE/CC (для старых марок автомобилей) и ApiaH SAE 15W40 API SF/CO (для современных высокофорсированных автомобилей без турбонаддува).
В бензиновые двигатели не следует заливать дизельные масла. Как уже отмечалось, при производстве масел учитываются конкретные условия их эксплуатации: температура, давление, металлы, с которыми контактирует масло, качество топлива, охлаждение двигателя и другие. В соответствии с этим подбираются масляная основа определенного качества и соответствующие присадки. Для масел бензиновых двигателей нужны более термостойкие присадки (температура горящей рабочей смеси в бензиновых двигателях на 300...400°С выше, чем в дизелях), а для дизельных масел —механостойкие. Кроме того, учитывается качество топлива. Содержание серы в дизельном топливе в 5... 10 раз больше, чем в бензине. При сгорании сернистые соединения превращаются в оксиды, которые со временем вызывают не только жидкостную (кислотную) коррозию при соединении с водой, но и газовую. Поэтому масла для дизелей Должны иметь более высокие нейтрализующие свойства для предотвращения коррозии — в первую очередь вкладышей подшипников — продуктами сгорания топлива и окисления масла. .Но, к сожалению, улучшение нейтрализующих свойств сопряжено с повышением зольности. Особенно это ощущается, когда дизельное масло используется в бензиновых двигателях, при попадании в камеру сгорания (расход масла на угар). В этих случаях масляная основа и присадки более интенсивно, чем в дизелях, образуют нагары, вызывают калильное зажигание (двигатель продолжает работать при выключенном зажигании). Калильное зажигание может сопровождаться детонацией (возникновением металлического стука при работе двигателя), так как образующиеся нагары "уменьшают" объем камеры сгорания, т.е. увеличивают степень сжатия двигателя.
Товарные масла и их назначение
Технология получения товарных масел довольно сложная и трудоемкая. Базовое масло получают смешиванием дистиллятного (полученного из мазута) и остаточного (полученного из гудрона), прошедших соответствующие виды очисток от нежелательных компонентов (смол, сернистых соединений, высокозастывающих компонентов и др.). Затем к базовому маслу, отвечающему требованиям стандарта по ряду физико-химических показателей качества, добавляют комплекс присадок. При добавлении присадок учитывают их совместимость, т.е. присадки должны выполнять только свои функции, для которых они предназначены, не ухудшая других качеств масла и не влияя на действие других присадок. Кроме того, присадки не должны выпадать в осадок и разлагаться при хранении масел. Учитываются и эксплуатационные факторы работы масел: температура, давление, наличие цветных металлов и сплавов, вид топлива и др. Поэтому состав присадок (а соответственно и масел) для двигателей (бензиновых и дизельных, малофорсированных и высокофорсированных, турбонаддувных и без турбонаддува) различен.
Механический коэффициент полезного действия двигателя в значительной степени зависит от потерь энергий на трение, которые могут быть уменьшены за счет образования оптимального режима трения. Как известно, наиболее Малы потери на трение и износы при гидродинамической (жидкостной) смазке, зависящей от вязкости масла. 6 условиях гидродинамического трения (смазки) работают подшипники коленчатого вала.
Много узлов работает в условиях полужидкостного или граничного трения, коэффициент которого зависит от качества масла, часто называемого маслянистостью, от наличия соединений, способных образовывать масляную, пленку на металле. К таким узлам относятся, например, пара "шейка — вкладыши подшипников коленчатого вала" в момент пуска двигателя, поршневые кольца в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке (когда вязкость масла и скорость поршня имеют минимальные значения).
Основное назначение моторных масел:
уменьшение износа трущихся деталей и снижение коэффициента трения, уменьшение потерь мощности на трение;
охлаждение трущихся деталей;
уплотнение зазоров;
предохранение поверхностей от коррозии.
Моторные масла должны обеспечивать надежный пуск двигателя при любой температуре, малый расход масла и топлива при работе двигателя, большой срок работы без замены. Для этого масла должны обладать
определенными эксплуатационными качествами, которые зависят от типа двигателя, его конструктивных особенностей, режима работы, условий эксплуатации, применяемого топлива. Эксплуатационные качества масел характеризуются рядом физико-химических показателей, которые не являются постоянными, а изменяются по мере совершенствования автомобильного транспорта и другой техники,
Для чего необходимо знать вязкость и индекс вязкости масел
Одним из показателей качества масла является его вязкость (сила внутреннего трения). От ее значения зависят техническое состояние двигателя, расход топлива и масла. По вязкостным показателям подбирается масло для определенного двигателя в зависимости от конструкции, технического состояния, условий эксплуатации, сезонности и других факторов. Значение вязкости масла входит в его маркировку в виде цифрового индекса, например, M-8B-I, М-10Г2 где цифры 8 и 10 обозначают значение кинематической вязкости в мм2/с при 100°С. Использование маловязких масел (тем более загущенных — всесезонных) позволяет экономить топливо. Но, с другой стороны, использование маловязкого масла может стать причиной повышенного износа деталей, в том числе абразивного, увеличения расхода масла на угар. Например, расход масла М-5з/12Г1 на угар больше по сравнению с расходом на угар масла М-12Г1. Но применение масел с повышенной вязкостью связано с увеличением механических потерь, ухудшением пуска двигателя, увеличением пусковых износов. Масла подбирают такой вязкости, которая обеспечивала бы надежную смазку, небольшой расход на угар, легкий пуск двигателя, отвод теплоты и др. Оптимальное значение вязкости масла в каждом конкретном случае обеспечивает минимальный износ деталей двигателя, достаточную скорость подачи масла к цилиндрам, максимальный отвод теплоты (масло отводит 1,5...4,5% теплоты, выделяемой при сгорании топлива), уплотнение зазоров (это, в свою очередь, обеспечивает минимальный прорыв отработавших газов в масляный картер и расход масла на угар). Масла, в зависимости от вязкостных свойств, используются при зимней и летней эксплуатации. Использование зимой летних сортов масел ведет к дополнительному расходу топлива до 8%; использование зимних масел летом — к повышенному износу двигателя, 'увеличению расхода масла на угар.
От значения вязкости зависит прокачиваемость по масляной системе, отвод тепла от трущихся поверхностей, их чистота. Это обеспечивает масло с меньшей вязкостью. Для уплотнения зазоров в изношенных двигателях при работе с повышенными давлениями требуются масла с более высокой вязкостью. В двигатели легковых автомобилей при падении давления в масляной системе иногда заливают высоковязкие авиационные масла типа МК-22, МС-20,
чего делать не следует. Вязкость этих масел в среднем в два раза больше допустимой для масел легковых автомобилей. В данной ситуации следует выяснить причину падения давления в системе и устранить ее. В критическом случае, как исключение, возможно кратковременное применение масла МС-20 (оно выпускается без присадок).
Если при падении давления в масляной системе объем масла в картере повышается, значит в него попало несгоревшее топливо (или антифриз) и его необходимо срочно заменить.
Вязкость не является величиной постоянной, она изменяется с изменением температуры. Качественными маслами являются те, которые имеют небольшую вязкость при отрицательных температурах и обеспечивают хорошую текучесть, минимальные пусковые износы, а при рабочих температурах имеют высокую вязкость (то есть вязкость остается стабильной независимо от температуры) и хорошие смазочные свойства. Для характеристики вязкостно-температурных свойств масел существует ряд показателей: значение вязкости при температурах 100, 50, О, -18°С, соотношение вязкостей при различных температурах, вязкостно-температурные коэффициенты, индексы вязкости. Международным показателем вязкостно-температурных свойств масел является индекс вязкости.
Индекс вязкости —безразмерная условная величина, характеризующая степень изменения вязкости с изменением температуры, наклон вязкостно-температурной кривой. Чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше индекс вязкости. Качественными маслами (по вязкостно-температурным свойствам) являются масла с индексом вязкости выше 100. В первую очередь это всесезонные с индексом вязкости выше 125. Сезонные масла (зимние и летние) могут иметь индекс вязкости менее 100.
С целью улучшения вязкостно-температурных свойств масел, повышения индекса вязкости готовят так называемые загущенные масла. Их получают из маловязких индустриальных масел типа веретенного, турбинного, трансформаторного и др. с высоким индексом вязкости путем добавления вязкостных (полимерных) присадок. Например, марка масла М-5з/10Г1 обозначает, что данное масло имеет товарную вязкость, равную 10 мм2/с при 100°С, а приготовлено оно из масла с начальной вязкостью 5 мм2/с при 100°С добавлением вязкостных присадок (буква з — загущенное, а не зимнее). Загущенные масла готовятся для всесезонного использования.
Работа на загущенных маслах обеспечивает эксплуатацию двигателя в широком диапазоне температур. Их использование экономически целесообразно: облегчается пуск двигателя зимой (при пуске срабатывает вязкость масла, из которого приготовлено товарное), снижаются пусковые износы двигателя, уменьшается расход топлива и масла. Например, зимние масла M-8B1, М-8Г1 обеспечивают пуск двигателя без применения средств облегчения пуска до температур -10°С, тогда как всесезонное масло М-6з/10Г1 обеспечивает пуск двигателя до температур -22...-25°С.-
Кроме вязкостных свойств, масла должны иметь хорошую маслянистость, прочную масляную пленку. Создать такую пленку для работы в современных двигателях за счет соединений, входящих в состав базового масла, как отмечалось выше, не удается. Высокая вязкость масла не предопределяет прочности масляной пленки. Например, многим известен нигрол (старое название трансмиссионного масла), имеющий высокую вязкость при 20°С, который при нагреве до 40°С и выше течет как вода, теряя при этом смазочные свойства. Для предотвращения износа, сваривания металлических поверхностей, задира и т.п. к маслам добавляют противозадирные, противоизносные, антифрикционные присадки.
Как облегчить пуск двигателя при отсутствии необходимого масла
Для масел, работающих при низких температурах окружающего воздуха, большое значение имеет их подвижность. Масла, обладающие очень большой вязкостью или потерявшие подвижность, использовать нельзя. Практикой установлено, что пуск двигателя зависит не от потери подвижности (в зависимости от температуры застывания рекомендовалось использовать масла на 10...15°С выше этой температуры), а от значения пусковой вязкости —чем она меньше, тем быстрее обеспечивается необходимая частота вращения коленвала.
При большой вязкости масла для облегчения пуска двигателя в зимнее время необходимо предпринимать дополнительные меры с целью ее снижения: подогрев масла непосредственно в картере специальными подогревателями (но не открытым пламенем!), заправка подогретым маслом и другие методы прогрева и подогрева. Если нет возможности облегчить пуск двигателя при отрицательных температурах воздуха, как исключение, допускается разбавление моторного масла легко испаряющимся бензином (неэтилированным, типа авиационного Б-70, газовым бензином) в количестве около 5% (но не более 10%, в зависимости от температуры). Масло разбавляют после остановки двигателя при температуре охлаждающей жидкости около 40°С. Добавив бензин, смесь перемешивают на малых оборотах примерно одну минуту. Использовать этилированный бензин, автомобильный бензин, керосин, дизельное топливо для этой цели нельзя, так как они полностью не испарятся из масла. В импортных автомобилях разбавлять моторное масло любым топливом нельзя, так как топливо влияет на силиконовые уплотнения.
Несоблюдение правил пуска холодного двигателя, необходимого теплового режима эксплуатации может привести к большим перерасходам ТСМ, износу двигателя, повышенному загрязнению окружающей среды.
Что происходит с маслом при работе
В период хранения первоначальный химический состав масла изменяется незначительно. При правильном хранении его качество не снижается более 5 лет. Химический состав масел и их эксплуатационные свойства резко изменяются в процессе эксплуатации — под воздействием высоких температур, кислорода воздуха, продуктов неполного сгорания топлива, конденсирующейся воды, картерных газов, каталитического действия металлов и старых продуктов окисления.. Кроме того, происходит испарение легких фракций масла, срабатывание присадок, загрязнение различными механическими примесями, водой. Стойкость масла против окисления кислородом воздуха (химическая стабильность) является одним из важнейших факторов, определяющих поведение масла в узлах трения во время эксплуатации, а также срок его службы до замены. Окисление приводит к образованию лаковых и углистых отложений (особенно на горячих поверхностях, таких как поршень и поршневые кольца), низкотемпературных отложений — шламов, к коррозии и разрушению металлов, например, вкладышей подшипников образующимися кислыми продуктами. Скорость окисления зависит от химического срстава масла, условий эксплуатации, технического состояния двигателя, качества топлива, охлаждающей жидкости и других факторов.
Среди них основным является температура. Под действием температуры масло подвергается интенсивному окислению, полимеризации, конденсации, разложению, коксованию. Кроме того, моторное масло подвергается и воздействию высоконагретых газов, прорывающихся в картер из камеры сгорания. Например, при температуре 150°С необходимо в 1700 раз меньше времени для окисления масла до той же глубины, что и при температуре 50°С. Моторное масло подвергается воздействию высоких температур: в картере —до 110...140°С, в зоне первого поршневого кольца —до 220...280, а в ряде" случаев —до 300...330 и т.д.
При работе масло соприкасается с различными металлами, некоторые из них могут быть катализаторами. Это, в первую очередь, свинец, медь и их сплавы. В присутствии парных металлов, например, железа и меди, масло окисляется значительно быстрее, чем под действием каждого из этих металлов в отдельности.
На окисляемость масла каталитически действуют старые продукты окисления. Поэтому перед заправкой свежим маслом картер и всю масляную систему следует промыть. Промывка двигателя должна производиться специальными промывочными маслами для двигателя (например ВНИИ НП-ФД), имеющими высокие смазочные свойства и растворяющую способность. Нельзя использовать для промывки керосин, дизельное топливо или смеси топлив с маслами. Отработавшее масло сливают при температуре 75...85°С, заливают промывочное
масло и дают поработать двигателю 15. ..20 минут на переменных частотах вращения коленвала. Затем промывочное масло сливают и заливают свежее моторное масло, меняют фильтр. Промывка двигателя ведет к снижению токсичных выбросов в атмосферу, уменьшению расхода ТСМ, износа двигателя, повышению его надежности. Срок службы свежего масла без промывки двигателя сокращается в 1,5...2,0 раза (в зависимости от качества масла, топлива). После отстоя и фильтрации промывочное масло можно использовать несколько раз.
При отсутствии специального промывочного масла для масляной системы двигателя в случае необходимости замены масла для нанесения меньшего вреда двигателю следует применять индустриальные масла (веретенное, турбинное, трансформаторное), но не топлива (например, дизельное или керосин). Нельзя добавлять к маслам растворители для лучшей промывки двигателя, такие как толуол и пр. Топлива и растворители снимают масляную пленку и, не обладая смазочными свойствами, вызывают повышенный износ двигателя.
К сожалению, наши работники на станциях техобслуживания иностранных фирм обычно не производят промывку двигателя при замене масла, объясняя это высоким качеством импортных масел. Качество любого масла (нашего, импортного) ухудшается от наличия остатков старого масла.
В изношенных двигателях масло окисляется значительно быстрее.
Как отмечалось, выше, результатом окисления являются коррозионные продукты и продукты глубокого окисления, образующие низко- и высокотемпературные отложения —шламы, нагары и лаки.
• Шламы (осадки) представляют собой не растворимые в масле вещества, которые накапливаются в картере двигателя, на сетке маслоприемника, на фильтрах, в каналах системы смазки, на крышке клапанной коробки. При этом ухудшается очистка масла, происходит повышенный износ двигателя, в первую очередь вкладышей подшипников и шеек коленвала, гильз цилиндров и др. Шламробразование увеличивается при использовании низкокачественного масла, при работе двигателя на пониженных тепловых режимах, при наличии воды в масле. Именно шламы удаляются при промывке двигателя не специальными промывочными маслами, а заменителями.
Нагары представляют собой углистые вещества, который откладываются на днище поршня, стенках цилиндра. Нагары на впускных клапанах, лродувочных окнах гильз цилиндров снижают коэффициент наполнения цилиндров и мощность двигателя, вызывают перерасход ТСМ. При работе двигателя на пониженном тепловом режиме, а также при использовании масел повышенной вязкости (например, авиационного вместо автомобильного) увеличивается количество нагаров. Нагары могут быть причиной появления калильного зажигания и детонации. Частицы нагара, смываемые несгоревшим топливом, попадая в зону трения "цилиндр — поршень", вызывают повышенный их износ, износ колец, загрязняют масло в картере и ускоряют его окисление, вызывают абразивный износ
других деталей двигателя. Нагарообразование увеличивается при использовании низкокачественных масел и масел не соответствующих марок, особенно с повышенной зольностью, в высокофорсированных бензиновых двигателях (например, масел для КамАЗов М-8Г2К и М-10Г2К). Количество нагара будет уменьшатся при длительной работе двигателя на постоянных повышенных тепловых режимах, т.е. они могут выгорать.
Лаки — очень плотные, трудно удалимые вещества, образующиеся в зоне поршневых колец и на горячих деталях двигателя. С повышением температуры лакообразование увеличивается. При повышенном лако-образовании наблюдается пригорание поршневых колец, они не выполняют свои функции, нарушается герметичность между цилиндром и поршнем. Лакообразование увеличивается при использовании масел "повышенной вязкости (выше, чем положено для данного двигателя). Лаки, образующиеся на стеблях выпускных клапанов например, в ряде случаев приводят к заклиниванию и последующей поломке штанг. Удалить лаки, промывая двигатель заменителем, а не специальным промывочным маслом, не представляется, возможным, так как заменители не обладают высокими растворяющими способностями.
Действие воды и механических примесей на качество масла и двигатель
Вода и механические примеси вызывают повышенный износ двигателя, ускоряют окисление масла, увеличивают расход его и топлива. Наличие воды в масле значительно влияет на его антифрикционные свойства, снижает топливную экономичность двигателя.
Вода очень вредна для присадок, которые под ее действием гидролизуются и вымываются. Использование масел без присадок недопустимо.
Действие воды на присадки можно проверить так. В две чистые сухие бутылки на 1 /2 высоты залить свежее масло и в одну из них добавить немного (около 10 мл) воды, перемешать, но без образования эмульсии. Через 10... 12 часов на дне бутылки с маслом и водой появится белый водно-эмульсионный слой. Масло в другой бутылке останется прозрачным и однородным. При сливе из картера отработавшего масла очень часто сначала стекает рыжий эмульсионный раствор присадок в воде. Это значит, что в масле была вода, которая разложила присадки. Необходимо выяснить причину попадания воды в масло (плохая вентиляция картера, нарушение герметичности системы охлаждения, заправка маслом с водой) и устранить ее.
Чтобы определить, пригодно ли масло для применения, достаточно произвести качественный анализ на присутствие воды в нем. Если вода обнаружена даже в свежем, неработавшем масле, то оно не пригодно к использованию. Обнаружить воду в масле можно самостоятельно, без
приборов, экспресс-анализом. Для этого всухую чистую пробирку на 1/4 высоты запивают хорошо перемешанное анализируемое масло. Донышко пробирки, наклоненной на 45° отверстием от себя, подогревают спичкой (последовательно, не более трех спичек). Появление пены свидетельствует о наличии в масле воды.
В период хранения автомобиля в масле накапливается вода и происходит коррозионный износ двигателя, который в технике сезонного использования в 3...5 раз больше износа аналогичных двигателей всесезонного использования.' При большом содержании воды в масле часть ее попадает в подшипники коленчатого вала, где превращается в пар за счет теплоты нагретого подшипника. Пар, в свою очередь, смывает (срывает) масляную пленку с шейки и втулки, при этом неизбежен задир. Использование антифризов, обладающих высокой проникающей способностью, может отрицательно сказаться на работе масляной системы.
Механические примеси вызывают прежде всего механический и абразивный износ двигателя. К механическим примесям относятся песок (абразив), продукты износа и ржавения, распада присадок, неполного сгорания топлива, глубокого окисления масла и др. Повышенное содержание механических примесей в масле свидетельствует о неудовлетворительной работе фильтров (они перенасыщены). Обнаружить механические примеси даже в работающем масле очень легко: они видны в растекшейся капле масла, нанесенной на чистое сухое стекло. При обнаружении механических примесей следует в первую очередь проверить состояние системы фильтрации.
Для чего нужны присадки к маслам и можно ли их добавлять самостоятельно
Для автомобилей и другой техники выпускают масла с комплексом присадок. Присадками являются вещества, добавляемые к маслам (или топливам) в незначительном количестве для улучшения или придания новых свойств, например, антикоррозионных, антиокислительных, антипенных, противоизносных, для снижения температуры застывания (депрессаторы) и других. Присадки должны полностью растворяться в масле, не выпадать в осадок и не разлагаться при хранении, не изменять другие качества масла, не действовать на другие присадки негативно. Это называется совместимостью присадок.
Присадки срабатываются вследствие нейтрализации и диспергирования продуктов сгорания топлива в масле, нейтрализации продуктов окисления масла, адсорбции присадок на фильтрующих элементах масляных фильтров, взаимодействия присадок с металлами, с которыми контактирует масло, механической и термической деструкции присадок и т.д. Увеличивать срок службы масла за счет добавления сработавшихся присадок в условиях эксплуатации нельзя/ Для этого не-
обходимо знать весь комплекс присадок, введенный в масло изначально при его производстве, количество еще работающих присадок, а также совместимость присадок, предназначенных для введения, что практически невозможно.
С учетом того, что качество наших товарных масел низкое (хуже качества масла, которое разрабатывалось для какого-то определенного двигателя, не сравнивая уже с качеством отечественных и импортных масел одинакового назначения), в продажу поступает большое количество разнообразных добавок и присадок. Судя по рекламе, они предназначены для уменьшения износа двигателя с одновременным повышением его мощности, снижением расхода топлива, масла и другими достижениями, которые можно получить введением этих добавок ,или присадок. Однако далеко не всегда рекламные данные соответствуют реальным. Так, увеличить мощность двигателя за счет снижения трения удается на 2...3%, при благоприятных условиях эта цифра может быть несколько выше (но не 25...30%, как иногда рекламируют, так как такое повышение мощности должно привести к отсутствию трения, чего на практике достичь невозможно).К тому же, не всегда самый низкий коэффициент трения сопровождается уменьшением износа двигателя. Например, содержание органических кислот и смол в масле увеличивается при эксплуатации за счет его окисления. Эти соединения, являясь полярно-активными, адсорбируются на металлических поверхностях и снижают коэффициент трения, но износ двигателя повышается вследствие коррозии и нагарообразования. Некоторые добавки (или присадки), снижая коэффициент трения, при работе могут разлагаться с образованием коррозионных соединений. Факторов, необходимых для разложения добавок (или присадок), в двигателе предостаточно: высокая температура, наличие влаги, некоторые соединения отработавших газов и т.д.
Снижения коэффициента трения, улучшения антифрикционных свойств масла в условиях эксплуатации можно достичь введением в масло специальных рабоче-консерваци'онных (защитно-антифрикционных) добавок' или присадок. В данном случае речь идет о дополнительном введении добавок или присадок, так как все современные моторные и трансмиссионные масла для автомобилей изготовлены уже с комплексом присадок, в состав которого входят антифрикционные, противоизносные и противозадирные. Действие присадок такого рода состоит, прежде всего, в адсорбции поверхностно-активных веществ и сопровождается химическими преобразованиями с возникновением новых веществ и соединений, т.е. химических модифицированных слоев. В микронеровностях металла при трении возникают очень высокие давления, в зоне контакта генерируется теплота. Именно в условиях высоких удельных нагрузок и температур химические модифицированные слои проявляют наибольшую активность. Действие адсорбционных и особенно хемосорбционных слоев зависит от химического состава масла, металла и особенно состава присадки (или добавки) и связано со способностью проникать в. микрощели, нивелировать, т.е. выравнивать трущиеся поверхности, снижать электростатическое изнашивание за счет усиления перетекания электрических зарядов с одной поверхности на другую, уплотнять зазоры. Особое место принадлежит добавкам и присадкам, которые одновременно с уменьшением износа двигателя снижают коэффициент трения, так как не всегда высокая маслянистость, т.е. малый коэффициент трения, обеспечивает уменьшение износа двигателя.
Все эти добавки и присадки находят сбыт и применение в связи с неудовлетворительным техническим состоянием двигателя, качеством топлива, с низким качеством наших масел, а точнее — качеством присадок, входящих в состав масел. Подтверждением тому служит срок работы до замены масел М-6з/10Г1, М-5з/10Г1 и М-63/12Г1. Все три масла — "жигулевские", предназначены для высокофорсированных карбюраторных двигателей, все три — всесезонные. Но срок службы масла М-6з/10Г1 в 1,5 раза меньше, чем у двух последних марок. Объяснение очень простое: два последних масла изготовлены с добавкой импортных присадок, потому их меняют через 15 тыс. км.
Качественные масла (это относится к большинству импортных масел) не требуют дополнительных добавок или присадок при эксплуатации. Но реальность такова, что даже самое качественное масло можно испортить некондиционным топливом: бензином с примесями керосина или дизельного топлива, бензином с повышенным содержанием смол, с низким октановым числом, другими отклонениями от стандарта; дизельным топливом с содержанием воды или механических примесей] топливом, не соответствующим сезонности (зимой — летним) и с другими отклонениями от стандарта. Следует отметить и недостаточно высокий уровень технического обслуживания. Все это ведет к ускоренной срабатываемости масла, необходимости дополнительного введения добавок или присадок, которые предохраняли бы двигатель от повышенного износа. Некоторые добавки и присадки позволяют снизить износ высоконагруженных или термонагруженных деталей в 1,3 и более раза, несколько снизить расход топлива. Но следует очень осторожно относиться к добавкам и присадкам к маслам, так как большинство из них не имеет тех магических свойств, которые им приписывает реклама.
Новые двигатели и двигатели после ремонта должны пройти период обкатки, для чего используются специальные обкаточные масла или присадки к маслам и топливам. При этом автолюбители иногда вводят в-состав масла дисульфид молибдена или мягкие металлы. Последними не следует увлекаться, так как некоторые металлы и их оксиды являются катализаторами окисления масла (медь, свинец, их окислы и сплавы). При отсутствии обкаточных масел к моторным маслам можно добавлять самостоятельно порошкообразный дисульфид молибдена, который вводится в масло в количестве до 3% веса при температуре масла 60...70°С. Все хорошо перемешивается, добавляется в картер, и двигателю дают нагрузку. Автомобиль должен поработать без
перерыва несколько часов. Несмотря на то, что большая часть дисульфида молибдена останется на фильтрах и со временем осядет на дно картера, свою позитивную роль как обкаточный компонент он сыграет: пришлифуются в какой-то мере поверхности, уплотнятся зазоры (повысится давление в системе). После этого следует поменять фильтры.
В последнее время дисульфид молибдена находит широкое применение как модификатор, т.е. как присадка. Для этого он должен быть однородной дисперсией с размером частичек не более 1 мкм. В чистом виде (сам) он не используется, а только в смеси с поверхностно-активными веществами ингибиторами, предупреждающими некоторые негативные явления, такие, например, как коррозия.
Приготовление присадок —очень сложный технологический процесс, требующий надлежащих условий и специального технологического оборудования. Некоторые компоненты нуждаются в ультразвуковом измельчении (в том числе и дисульфид молибдена).
К подбору твердых (и маслорастворимых) добавок или присадок к маслам следует относиться с большой осторожностью, со знанием их свойств и действия. Как отмечалось выше, медь, свинец и их оксиды и сплавы, будучи твердыми смазочными материалами, ускоряют срабатываемость масла (как катализаторы окисления); дисульфид молибдена, графит должны пройти ультразвуковое дробление; большинство полимерных соединений работает только при невысоких давлениях и температурах, поэтому они не могут быть качественными добавками или присадками к моторным и трансмиссионным маслам. Добавки к маслам обычно "тяжелее", чем масло (выше плотность и вязкость). При смешивании с маслом сила внутреннего трения в масле, т.е. энергия, затрачиваемая на его прокачивание, не уменьшается, поэтому за счет такой добавки экономии топлива и увеличения мощности двигателя достичь нельзя. Экономию топлива и повышение мощности двигателя в данном случае можно получить за счет снижения коэффициента трения. Положительный эффект от введения некоторых добавок имеется. К таким немногим добавкам относятся, в частности, из отечественных — "Фриктолы", из импортных — Dura Lube (США), "Экомины" (Прибалтика) и другие. Добавки проникают в микротрещины, предохраняют от дальнейшего износа двигатель, шлифуют поверхности трения, покрывают металл дополнительным смазочным слоем, уплотняют зазоры, повышая давление в системе.
Когда необходимо менять масло
Если масло сработалось, утратило основные эксплуатационные свойства, необходимо его заменить. Преждевременная замена масла накладна, нб и несвоевременная замена ведет к повышению износа деталей двигателя, затратам на запчасти, уменьшению надежности двигателя и увеличению числа отказов в работе, к резкой интенсификации коррозионных процессов, ухудшению защитных свойств. Определить необходимость замены масла по изменению его цвета нельзя, так как масло чернеет через несколько десятков часов работы, сохраняя при этом высокие эксплуатационные качества. Определение сроков работы масла до замены — трудоемкая работа, а контроль качества масла во время работы также довольно сложен. Сроки работы масла до замены в автотракторной технике связаны, главным образом, с ресурсом работы механизма.
Основной показатель необходимости замены масла — срабатываемость присадок. Определить наличие присадок в свежем или работающем масле (если они не вымылись и не разложились под действием воды в свежем масле, не сработались или не разложились преждевременно в работающем масле) можно самостоятельно следующим экспресс-анализом. В любую чистую сухую стеклянную посуду (пробирку, химический термостойкий стакан, химическую термостойкую колбу) заливают 50... 100/ мл масла и такое же количество дистиллированной воды, в которой заранее растворен фенолфталеин (на кончике чайной ложки или ножа). Смесь ставят на водяную баню и осторожно нагревают до кипения воды. При нагреве смесь несколько раз осторожно перемешивают. После того как вода закипит, водяную баню отключают и дают остыть, не вынимая из нее.посуду со.смесью. Во время остывания смесь можно несколько раз осторожно перемешать. При наличии нейтрализующих присадок в масле водный раствор начнет окрашиваться в малиновый Цвет, при отсутствии — будет бесцветным или молочно-белым.
Для определения необходимости замены масла можно воспользоваться хроматограммой масляного пятна. Для этого несколько капель масла из масляного картера (сразу после остановки двигателя) наносят на фильтровальную бумагу (желательно синюю ленту). Через два часа производят замер масляных пятен. Если размеры темного пятна намного превышают размеры светлого (оно практически отсутствует) —необходима замена масла.
Следствием окисления масла является образование кислых продуктов, вызывающих коррозию, и продуктов глубокого окисления, образующих различного рода отложения. Эти отложения очень сильно влияют на моторесурс двигателя, его износ — происходит: закоксовывание и прогорание поршневых колец; образование на днище поршня и в камере сгорания нагаров (что, в свою очередь, связано с. возможностью возникновения калильного зажигания и детонации), прогар поршня. Наблюдается заклинивание и прогар клапанов; отложение шламов на фильтрах, сетке маслоприемника насоса, крышке клапанной коробки; уменьшение проходного отверстия впускного и выпускного тракта, что влияет на температурное состояние деталей двигателя, износ вкладышей подшипников и шеек коленвала, деталей цилиндре-поршневой группы.
Поэтому так важно выбрать масло необходимой марки, своевременно и качественно произвести техническое обслуживание двигателя для обеспечения нормальной работы на весь его ресурс. Испортить масло, сократить моторесурс двигателя или отдельных его деталей легко, но увеличить ресурс двигателя или отдельных его узлов в 5 раз и более, как иногда рекламируется, не удается.
Обычно моторные масла заменяют через 10 тыс. км пробега (в иномарках тоже). Учитывая сложности эксплуатации автомобилей, такие, например, как использование некондиционных топлив, низкое техническое состояние двигателя, несвоевременная замена или очистка фильтров, езда с частыми пусками двигателя (особенно в холодный период времени года), езда по пыльным дорогам, следует сокращать срок замены масла на 1,5...3,0 тыс. км пробега (в иномарках тоже). Использование импортных масел, отвечающих по эксплуатационным и вязкостным качествам требованиям международных стандартов, позволяет увеличить срок службы масла до замены.
Классификация моторных масел. Можно ли их смешивать и взаимозаменять
Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания автомобилей, дорожно-строительной, сельскохозяйственной техники, тепловозов и др. (за исключением авиационных) согласно эксплуатационных свойств подразделяют на шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е. Масла групп А, Б, В, Г используются в нефорсированных (А), малофорсированных (Б), средне-форсированных (В) и высокофорсированных (Г) карбюраторных и дизельных двигателях. Масла группы Д предназначены для использования в высокофорсированных дизелях, работающих в тяжелых условиях. Масла группы Е — в высокофорсированных мапооборотных судовых дизелях и работающих на тяжелом топливе. Для карбюраторных двигателей в маркировку масла вводится цифра 1, для дизелей — 2. Пример обозначения масел: М-8Г1 М-10В2. Буква М обозначает, что масло моторное; цифры 8 и 10 — значение кинематической вязкости в мм2/с при 100°С. В маркировке масла встречается и более сложное обозначение, например, М-6з/12Г1, расшифровка которого дана раньше.
При отсутствии масла необходимой марки его можно заменить равновязким по качеству группой выше, но никогда не следует заменять маслами худшего качества. Например, при отсутствии масла M-8B-I следует заливать масло М-8Г1(зимой), М-12Г1(летом) или всесезонное масло М-5з/10Г1 и другие этого типа. Нельзя смешивать масла разных групп (из-за несовместимости присадок), т.е. при понижении уровня масла в картере доливать масло другой группы. Например, долив масла группы Г1 в масло M-8B1 приводит к резкому ухудшению качества (ниже M-8B1), хотя доливалось более высококачественное масло.
Поэтому не следует смешивать одинаковые по назначению, но разной маркировки • масла, например, не смешивать масла М-53/10Г1, М-63/1ОГ1 и М-63/12Г1, так как в состав этих масел входят различные присадки.
Из отечественных масел для современных двигателей легковых автомобилей-используют М-8Г1 (зимой), М-12Г2 (летом) и всесезонные масла М-5з/10Г1, М-6з/10Г1 и М-6з/12Г1. Как видим, ассортимент невелик. Появляются новые масла с импортными присадками (кроме тех, о которых уже шла речь), например, Apian SAE 15W40 API SE/CC (для старых марок автомобилей) и ApiaH SAE 15W40 API SF/CO (для современных высокофорсированных автомобилей без турбонаддува).
В бензиновые двигатели не следует заливать дизельные масла. Как уже отмечалось, при производстве масел учитываются конкретные условия их эксплуатации: температура, давление, металлы, с которыми контактирует масло, качество топлива, охлаждение двигателя и другие. В соответствии с этим подбираются масляная основа определенного качества и соответствующие присадки. Для масел бензиновых двигателей нужны более термостойкие присадки (температура горящей рабочей смеси в бензиновых двигателях на 300...400°С выше, чем в дизелях), а для дизельных масел —механостойкие. Кроме того, учитывается качество топлива. Содержание серы в дизельном топливе в 5... 10 раз больше, чем в бензине. При сгорании сернистые соединения превращаются в оксиды, которые со временем вызывают не только жидкостную (кислотную) коррозию при соединении с водой, но и газовую. Поэтому масла для дизелей Должны иметь более высокие нейтрализующие свойства для предотвращения коррозии — в первую очередь вкладышей подшипников — продуктами сгорания топлива и окисления масла. .Но, к сожалению, улучшение нейтрализующих свойств сопряжено с повышением зольности. Особенно это ощущается, когда дизельное масло используется в бензиновых двигателях, при попадании в камеру сгорания (расход масла на угар). В этих случаях масляная основа и присадки более интенсивно, чем в дизелях, образуют нагары, вызывают калильное зажигание (двигатель продолжает работать при выключенном зажигании). Калильное зажигание может сопровождаться детонацией (возникновением металлического стука при работе двигателя), так как образующиеся нагары "уменьшают" объем камеры сгорания, т.е. увеличивают степень сжатия двигателя.
Комментариев нет:
Отправить комментарий