Моторно масло Изисквания за качество на маслата
За съвременните двигатели температурата на първия канал на буталото достига 270 ... 280 0 C, а при компресор - 300 ... 350 0 C, работната температура на маслото в картера е в диапазона от 50 ... 100 0 C.
Допълнителните изисквания за качеството на маслата се обясняват с факта, че двигателите работят в широк диапазон от температурни промени на околната среда, например в нашата климатична зона от + 30 ... 35 и дори 40 ° C през лятото до - 30 ... 35 и дори 40 ° C. На север този температурен диапазон е още по-широк. Въз основа на това температурният диапазон на работа на моторното масло е много широк - от температурата на околния въздух до работната температура на маслото.
В допълнение към общите изисквания към моторните масла има и допълнителни. Например, за да уплътни празнината в свързващите части и преди всичко в групата цилиндър-бутало, за да има неутрализиращи свойства.
Много функции и изисквания към моторните масла са взаимосвързани. Например отстраняване на топлината от части и уплътняване на пролуките в интерфейса им. При лошо уплътняване газовете проникват в картера, нарушавайки непрекъснатостта на масления филм, което води до прегряване на частите на групата цилиндър-бутало.
Въз основа на гореизложеното можем да формулираме следните изисквания към двигателното масло, то трябва:
1. имат вискозитет, който осигурява надеждно смазване на двигателя при всички работни температури с най-ниски загуби от триене;
2. имат нискотемпературни свойства за улесняване на стартирането на двигателя през зимата;
3. имат добри миещи и диспергиращи свойства за необходимата чистота на цилиндро-буталната група и други части;
4. притежават високи антиоксидантни свойства за инхибиране на процесите на окисляване на маслото в двигателя и намаляване на натрупването на продукти от окисление в маслото, които формират основата засажди и отлагания;
5. защита на лагерите от цветни метали от корозия и други части от ръжда;
6. намаляване на износването на частите;
7. предотвратяване на пробива на газове от горивната камера в картера чрез запълване на празнините между буталните пръстени и огледалото на цилиндъра. При стартиране това подобрява компресията, по време на работа намалява навлизането на продукти от горенето;
8. не съдържат токсични компоненти.
Вискозитетно-температурни свойства.Вискозитетът (вътрешното триене) е свойството на течността да устои на относителното движение на слоевете.
Стойността на вискозитета се изразява в единици кинематичен вискозитет cSt (mm2/s) или динамичен вискозитет cPs (Pa*s). Преобразуването на една единица в друга се извършва по формулата:
където n е кинематичният вискозитет;
h е динамичен вискозитет;
d е плътността на маслото.
С увеличаване на налягането между триещите се части вискозитетът на маслото се увеличава. С понижаване на температурата вискозитетът на маслото се увеличава до загуба на течливост.
За характеризиране на вискозитетните свойства на маслото понякога се използва индексът на вискозитет (VI), който характеризира степента на промяна на вискозитета на маслото в зависимост от температурата.
За да се определи VI, е необходимо да се знае вискозитета на маслото при 50 0 C и 100 0 C.
Изискванията към вискозитетно-температурните свойства на моторните масла са противоречиви. От една страна, за да се осигури надеждно стартиране на двигателя при ниски температури, маслото трябва да има нисък вискозитет, т.е. имат висока мобилност. Това ви позволява да постигнете добри стартови свойства и изпомпваемост, за да осигурите надеждно смазване на триещите се части по време на стартиране. От друга страна, при високи работни температури на маслото, типични за стабилна работа на двигателя, е необходим висок вискозитет на маслото.за предотвратяване на прехода към режим на гранично смазване и повишено износване.
За да се гарантира надеждността на стартирането, изискванията за вискозитетно-температурните свойства на маслата се регулират от стандарта, според който вискозитетът на маслата за бензинови двигатели трябва да бъде при 100 0 С най-малко 6 mm 2 / s (кинематичен), а при -40 0 С не повече от 170 Pa * s (динамичен). Дизеловите масла при същите условия трябва да имат вискозитет съответно най-малко 8 mm 2 /s и не повече от 220 Pa * s. Колкото по-нисък е вискозитетът при отрицателна температура, толкова по-ниска може да бъде температурата, за да се постигне необходимия минимален брой обороти на коляновия вал и при по-ниска температура за стартиране на двигателя.
Всесезонните масла се получават чрез сгъстяване на минерална основа с нисък вискозитет с полимерна добавка. Маслата, получени с помощта на синтетични продукти, превъзхождат вискозитетно-температурните свойства на сгъстените масла:
При еднакъв вискозитет при положителни температури, те имат по-нисък вискозитет при отрицателни температури.
Използването на масла с висок вискозитет при работни температури е необходимо за намаляване на износването на частите на двигателя. От друга страна, с увеличаване на вискозитета на маслото се увеличават загубите на мощност при триене и следователно се увеличава разходът на гориво. По този начин при избора на вискозитет на маслото трябва да се вземат предвид условията на употреба и конструктивните характеристики на двигателя.
Защитни свойства.Качеството на моторното масло и надеждността на работата на двигателя са рязко намалени, ако в маслото има вода, която може да навлезе в маслото по време на съхранение и по време на работа. Наличието на 1 ... 2% вода в маслото увеличава износването на групата цилиндър-бутало с 5 пъти и износването на втулките с 1,4 ... 1,6 пъти. Освен това проникването на вода в маслото се подобряваразпенване, намалява основното число, води до утаяване на добавки от маслото.
Особена опасност представлява навлизането на водни пари и кондензация на влага в двигател, който е на дългосрочно съхранение. През този период интензивно се развиват процесите на електрохимична корозия, при които възникват два конюгирани процеса: аноден - преходът на метала в разтвор под формата на йони, оставяйки еквивалентно количество електрони в метала, и катоден - асимилацията на излишните електрони, които се появяват в метала от някакъв вид деполяризатор (кислород, продукти от окисляване на масло). При последваща работа на такива двигатели износването на техните части се увеличава. По този начин износването на 1000 км пробег за превозни средства за дългосрочно съхранение във влажна атмосфера, в сравнение с превозни средства с непрекъсната експлоатация, се оказва 1,5 ... 2 пъти повече за цилиндрите, 1,5 пъти за буталата и 10 ...
За да предпазят двигателите от "ръжда" по време на съхранение, към моторните масла се добавят инхибитори на корозията. В зависимост от вида на използвания инхибитор и неговата концентрация се получават консервационни, консервационно-работни и работно-консервационни масла. Въвеждането на инхибитори на корозията в моторното масло не само намалява "ръждата", но в някои случаи намалява износването на частите по време на работа.
Свойства против образуване на пяна.При използване на маслото в двигателя се създават благоприятни условия за образуване на пяна. Това се улеснява от смесването на маслото с въздуха поради въртящите се части на коляновия вал, наличието в маслото на следи от вода и редица вещества, стабилизиращи пяната: продукти от окисляване на маслото.
Обилното разпенване нарушава нормалните условия на режима на смазване.
За да се премахне образуването на пяна, към маслото се добавят добавки против пяна.
Действиедобавките против пяна се крие във факта, че като съединения, които са относително слабо разтворими в масла, те са разположени главно върху повърхностите на въздушно-маслената фаза. В резултат на това скоростта на разрушаване на пяната става по-голяма от скоростта на нейното образуване.
Образуването на бариера от молекули на добавките на границата въздух-масло създава известни затруднения за преминаването на кислород дълбоко в маслото. Смята се, че това свойство на добавките против пяна повишава устойчивостта на маслото към окисление.
Образуването на пяна намалява с повишаване на температурата на маслото, тъй като вискозитетът на маслото намалява и стабилността на пяната намалява.
Навлизането на вода в маслото води до увеличаване на образуването на пяна: водните капки започват да се изпаряват от маслото, което води до образуването на отделни газови мехурчета и след това до пяна.
Наблюдавано е, че образуването на пяна се наблюдава най-често при двигатели със "сух" картер, отколкото при двигатели с "мокър" картер.