Властивості моторних масел
Розглянемо, якими ж властивостями має володіти хороше масло, щоб успішно виконувати покладені на нього функції.
У двигуні внутрішнього згоряння неминучі високотемпературні відкладення. Уміння їх змивати - одне з найважливіших властивостей моторного масла - миючий. Але змити недостатньо, змиті частки відкладень необхідно подрібнити (диспергировать) і знищити. За це відповідають диспергуючі властивості.
Мийно-диспергуючі властивості характеризують здатність масла забезпечувати необхідну чистоту деталей двигуна, підтримувати продукти окислення і забруднення в підвішеному стані. Чим вище моюще- диспергуючі властивості масла, тим більше нерозчинних речовин - продуктів старіння може утримуватися в працюючому олії без випадання в осад, тим менше лакообразних відкладень і нагару утворюється на гарячих деталях, тим вище може бути допустима температура деталей (ступінь форсування двигуна). Крім концентрації мийно-диспергуючих присадок, на чистоту двигуна істотно впливає ефективність використовуваних присадок, їх правильне поєднання з іншими компонентами композиції а також прийомистість базового масла.
У композиціях моторних масел в якості миючих присадок використовують сульфонати, алкілфеноляти, алкілсаліцілати і фосфонати кальцію або магнію і рідше (з екологічних міркувань) барію, а також раціональні поєднання цих зольних присадок один з одним і з беззольного дисперсант-присадками, що знижують, головним чином, схильність масла до утворення низькотемпературних відкладень і швидкість забруднення фільтрів тонкого очищення масла. Модифіковані термостійкі беззольні дисперсанти сприяють і зменшення лако і нагарообразования на порушених.
Механізм дії миючих присадок пояснюють їх адсорбцією на поверхні нерозчинних в маслі частинок. В результаті на кожній частинці утворюється оболонка з звернених в обсяг масла вуглеводневих радикалів. Вона перешкоджає коагуляції частинок забруднень, їх зіткненню між собою. Полярні молекули присадок утворюють подвійний електричний шар, що надає однойменні заряди частинок, на яких вони адсорбувати. Завдяки цьому частинки відштовхуються і ймовірність їх об'єднання в більші агрегати зменшується.
Металлсодержащіе миючі присадки підвищують зольність масла, що може привести до утворення зольних відкладень в камері згоряння, замикання електродів свічок запалювання, передчасного займання робочої суміші, прогару випускних клапанів, зниження детонаційної стійкості палива, абразивного зношування. Тому сульфатную зольність моторних масел обмежують верхньою межею. Її допустиме значення залежить від типу і конструкції двигуна, витрати масла на чад, умов експлуатації, зокрема, від виду застосовуваного палива. Найменш зольні масла необхідні для змащування двотактних бензинових двигунів і двигунів, що працюють на газі. Найбільшу зольність мають високолужні циліндрові масла.
Антиокислювальні властивості в значній мірі визначають стійкість масла до старіння. Умови роботи моторних масел в двигунах настільки жорсткі, що запобігти їх окислення повністю не представляється можливим.
Окислення масла призводить до зростання його в'язкості і корозійності, схильності до утворення відкладень, забруднення масляних фільтрів і інших несприятливих наслідків (утруднення холодного пуску, погіршення прокачуваності масла).
Значно загальмувати процеси окислення масла можна відповідної очищенням базових масел від небажаних з'єднань, присутніх в сировині; використанням синтетичних базових компонентів, а також введенням ефективних антиокислювальних присадок.
Окислення масла в двигуні найбільш інтенсивно відбувається в тонких плівках масла на поверхнях деталей, що нагріваються до високої температури і дотичних з гарячими газами (поршень, циліндр, поршневі кільця, направляючі і стебла клапанів). В обсязі масло окислюється менш інтенсивно, так як в піддоні картера, радіаторі, маслопроводах температура нижче і поверхня контакту масла з окисляє газовим середовищем менше. У внутрішніх порожнинах двигуна, заповнених масляним туманом, окислення більш інтенсивно.
На швидкість і глибину окислювальних процесів значно впливають потрапляють в масло продукти неповного згоряння палива. Вони проникають в масло разом з газами, прориваються з надпоршневого простору в картер. Прискорюють окислення масла частки металів і забруднень неорганічного походження, які накопичуються в маслі в результаті зношування деталей двигуна, недостатнього очищення всмоктуваного повітря, нейтралізації присадками неорганічних кислот, а також металлорганические сполуки міді, заліза та інших металів, які утворюються в результаті корозії деталей двигуна або взаємодії частинок зношеного металу з органічними кислотами. Всі ці речовини - каталізатори окислення.
Стійкість моторних масел до окислення підвищують введенням в їх склад антиокислювальних присадок. Найкращий антиокислювальний ефект досягається при введенні в масло присадок, що володіють різним механізмом дії. Як антиокисних присадок до моторних мастил застосовують діалкіл- і діарілдітіофосфати цинку, які покращують також антикорозійні та протизносні властивості. Їх часто комбінують один з одним і з беззольного антиокислювачами. До числа останніх відносять просторово утруднені феноли, ароматичні аміни, беззольні дітіофосфати і ін. Досить енергійними антиокислювачами є деякі мийно-диспергуючі присадки, зокрема, алкілсаліцилатні і алкілфенольние.
Протизносні властивості моторного масла залежать від хімічного складу і полярності базового масла, складу композиції присадок і в'язкісно-температурною характеристики масла з присадками, яка в основному визначає температурні межі його застосовності (захист деталей від зносу при пуску двигуна, при максимальних навантаженнях і температурах навколишнього середовища) .
Множинність факторів, що впливають на знос деталей двигунів, принципові відмінності режимів тертя і зношування вузлів ускладнюють оптимізацію протизносних властивостей моторних масел. Додання маслу достатньою нейтралізує здібності і введення в його склад дітіофосфатов цинку часто виявляється достатнім для запобігання корозійно-механічного зношування і модифікування поверхонь деталей важко навантажених сполучень щоб уникнути задирів або втомного викришування. Однак тенденція до застосування маловязких масел для досягнення економії палива та обмеження надходження масла до верхньої частини циліндра для зменшення витрати на угар вимагають поліпшення протизносних властивостей масел при граничній мастилі. Це досягається введенням спеціальних протизносних присадок, що містять сірку, фосфор, галогени, бор, а також введенням беззольних дисперсантів, що містять протизносні фрагменти.
Великий вплив на знос надає наявність в маслі абразивних забруднень. Їх наявність в свіжому маслі не допускається, а масло, яке працює в двигуні, має підлягати очищенню в фільтрах, центрифугах, сепараторах. Зменшення шкідливого дії абразивних частинок сприяють високі диспергуючі властивості масла.
Антикорозійні присадки захищають антифрикційні матеріали (свинцюваті бронзу), утворюючи на їх поверхні міцну захисну плівку. Антиокислювачі перешкоджають утворенню агресивних кислот. Іноді необхідно вводити в моторні масла присадки-деактиватори, що утворюють хелатні сполуки з міддю, що оберігають поверхню від корозійного руйнування.
Антикорозійні присадки типу дітіофосфатов цинку, що застосовуються в більшості моторних масел, не захищають від корозії сплави на основі срібла і фосфористий бронзи, а при високій температурі активно сприяють їх корозії. У двигунах, в яких використовують такі антифрикційні матеріали, необхідно використовувати спеціальні масла, які містять дітіофосфатов цинку.
Вязкостно-температурні властивості - одна з найважливіших характеристик моторного масла. Від цих властивостей залежить діапазон температури навколишнього середовища, в якому дане масло забезпечує пуск двигуна без попереднього підігріву, безперешкодне прокачування масла насосом по мастильної системі, надійне змащування та охолодження деталей двигуна при найбільших допустимих навантаженнях і температурі навколишнього середовища.
Навіть в помірних кліматичних умовах діапазон зміни температури масла від холодного пуску взимку до максимального прогріву в підшипниках колінчастого вала або в зоні поршневих кілець становить до 180-190 ° С. В'язкість мінеральних масел в інтервалі температур від -30 до + 150 ° С змінюється в тисячі разів.
Літні масла, які мають достатню в'язкість при високій температурі, забезпечують пуск двигуна при температурі навколишнього середовища близько 0 ° С. Зимові масла, що забезпечують холодний пуск при негативних температурах, мають недостатню в'язкість при високій температурі. Таким чином, сезонні масла незалежно від їх напрацювання (пробігу автомобіля) необхідно міняти двічі на рік. Це ускладнює і здорожує експлуатацію двигунів. Проблема вирішена створенням всесезонних масел, загущених полімерними присадками.
Вязкостно-температурні властивості загущених масел такі, що при негативних температурах вони подібні зимовим, а в області високих температур - річним. В'язкісні присадки щодо мало підвищують в'язкість базового масла при низькій температурі, але значно збільшують її при високій температурі, що обумовлено збільшенням обсягу макрополімерних молекул з підвищенням температури і низкою інших ефектів.
На відміну від сезонних, загущені всесезонні масла змінюють в'язкість під впливом не тільки температури, але і швидкості зсуву, причому ця зміна тимчасове. Зі зменшенням швидкості відносного переміщення змащуваних деталей в'язкість зростає, а зі збільшенням - знижується. Цей ефект більше проявляється при низькій температурі, але зберігається і при високій, що має два позитивних наслідки: зниження в'язкості на початку провертання холодного двигуна стартером полегшує пуск, а невелике зниження в'язкості масла в зазорах між поверхнями тертя деталей прогрітого двигуна зменшує втрати енергії на тертя і дає економію палива.
Характеристиками в'язкісно-температурних властивостей служать кінематична в'язкість, яка визначається в капілярних віскозиметрах, динамічна в'язкість, яка вимірюється при різних градієнтах швидкості зсуву в ротаційних віскозиметрах, а також індекс в'язкості - безрозмірний показник пологами в'язкісно-температурною залежністю, що розраховується за значеннями кінематичної в'язкості масла, виміряної при 40 і 100 ° С. Синтетичні базові компоненти мають індекс в'язкості 120-150, що дає можливість отримувати на їх основі всесезонні масла з дуже широким температурним діапазоном працездатності.
До низькотемпературним характеристикам масел відносять температуру застигання, при якій масло не тече під дією сили тяжіння, т. Е. Втрачає текучість. Вона повинна бути на 5-7 ° С нижче за ту температуру, при якій масло повинно забезпечувати прокачиваемость. У більшості випадків застигання моторних масел обумовлено утворенням в обсязі охолоджуваного масла кристалів парафінів. Необхідна нормативною документацією температура застигання досягається депарафінізацією базових компонентів і / або введенням до складу моторного масла депресорних присадок.
Температура застигання масла вказує тільки на можливість перелити масло з каністри в картер двигуна, не вдаючись до попереднього підігріву. Однозначної взаємозв'язку температури застигання масла з його пусковими властивостями на холоді не існує.
Температура спалаху. Якщо масло нагрівати, то його пари утворюють з повітрям суміш. Температуру, при якій ці пари здатні спалахнути, називають температурою спалаху. Температура спалаху пов'язана з фракційним складом масла і структурою молекул базових компонентів. За інших рівних умов висока температура спалаху краща. Вона істотно знижується в порівнянні з вихідним значенням, якщо в процесі роботи масло розріджується паливом через несправності двигуна. У поєднанні зі зниженням в'язкості масла зниження температури спалаху служить сигналом для пошуку несправностей системи подачі палива, системи запалювання або карбюратора.
Сульфатна зольність. При згорянні масла утворюється зола. Вона, в свою чергу, утворюється з солей і інших мінералів, які знаходяться в маслі в підвішеному стані. При очищенні базового масла зольність повинна бути мінімальною і становить близько 0,005% і менше. Однак при введенні в базу необхідних для якісного масла присадок зольність різко зростає і досягає 1-1,5%. Зольність при роботі мотора майже не змінюється. Зустрічно працюють два процеси. З одного боку, присадки, наявні в маслі, вигорають, з іншого - йде накопичення неорганічних домішок.
Сульфатна зольність обмежена верхньою межею нормативною документацією на виробництво моторних масел (не повинна бути більше допустимої). Це обумовлено тим, що надмірно зольна масло може призводити до передчасного займання робочої суміші через утворення відкладень в камері згоряння, несприятливо впливати на працездатність свічок запалювання, сприяти підвищеного зносу деталей внаслідок абразивного впливу на поверхні тертя.
Базові масла практично беззольного. Досить висока сульфатна зольність моторних масел в основному обумовлена наявністю в їх складі миючих присадок, що містять метали. Ці присадки абсолютно необхідні для запобігання нагаро- і лакообразованія на порушених і додання маслам здатності нейтралізувати кислоти, яка характеризується кількісно лужним числом. Чим воно більше, тим більша кількість кислот, що утворюються при окисленні масла і згорянні палива, може бути переведено в нейтральні з'єднання. В іншому випадку ці кислоти викликали б корозійний знос деталей двигуна і посилили процеси освіти різних вуглецевих відкладень на них. При роботі масла в двигуні лужне число неминуче знижується, що нейтралізують присадки спрацьовуються. Таке зниження має допустимі межі, після досягнення яких масло вважається таким, що втратив працездатність. Тому за інших рівних умов краще масло, у якого лужне число вище.
Будь ласка, скопіюйте наведений нижче код і вставте його в свій блог - як HTML.