Автомобильные газовые топлива и топлива ненефтяного происхождения

В настоящее время широкое применение находят альтернативные виды топлива – природный газ и сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан). В качестве топлива для автомобилей планируется также использовать жидкий водород, спирты, синтетическое топливо.

Автомобильные газовые топлива должны отвечать следующим требованиям:

· хорошая смешиваемость с воздухом для образования однородной горючей смеси;

· высокая калорийность образуемой горючей смеси;

· отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;

· минимальное содержание смолистых веществ и механических примесей, а также веществ, вызывающих коррозию поверхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере двигателя;

· минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;

· способность сохранять состав и свойства во времени и объеме;

· невысокая цена производства и транспортировки.

Природный газ – это полезное ископаемое (газ метан).

Природный газ как топливо для автомобилей имеет ряд преимуществ перед бензином и сжиженным нефтяным газом на пропан-бутане:

· двигатель на природном газе не более опасен, чем бензиновый, и менее, чем на пропан-бутане: в первую очередь благодаря тому, что природный газ легче воздуха и при утечке не скапливается, а поднимается вверх, удаляется по вентиляционным каналам, не создавая взрывоопасной смеси;

· автомобиль на сжатом газе намного чище бензинового. Большую часть выбросов составляют безвредные водяные пары. Количество двуокиси углерода в выхлопных газах ниже на 25 %, и моноокиси углерода (СО) – в несколько раз;

· запасы природного газа в природе намного больше, чем нефтепродуктов – бензина и пропан-бутана;

· сжатый метановый газ гораздо дешевле бензина и пропан-бутана;

· природный газ имеет более высокое октановое число, чем бензин, что позволяет повышать степень сжатия и, как следствие, мощность двигателя;

· использование природного газа в качестве топлива позволяет увеличить срок службы двигателя на 50-70 %, срок службы свечей – на 30-40 %, расход масла снижается благодаря увеличению периодичности его замены в 2-3 раза.

К недостаткам природного газа как автомобильного топлива можно отнести:

· переводится в сжиженное состояние только при очень низкой температуре (-163º С);

· высокая стоимость баллонов для хранения сжатого газа по сравнению с обычными бензобаками, а также с баллонами для сжиженного пропан-бутанового газа.

Природный газ, используемый в качестве топлива для автомобилей находиться в болонах в сжатом состоянии под большим давлением (до 20МПа), что требует применения высокопрочных баллонов, имеющих значительную массу и изготовленных из высококачественных сталей. В связи с этим полезная грузоподъемность автомобилей снижается на 15-20 % по сравнению с грузоподъемностью базовых автомобилей. Запас хода газобаллонных автомобилей работающих на сжатом природном газе, ниже запаса хода автомобилей, работающих на бензине и сжиженном газе, в 1,5 -2 раза.

Основными компонентами сжиженных газов являются два углеводорода: пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀и их смеси. Критическая температура пропана +97º С, а бутана +126º С, поэтому эти углеводороды при температурах ниже критических и незначительном увеличении давления можно перевести в жидкое состояние (при +20º С для сжижения пропана и бутана требуются давления, равные соответственно 0,716 и 0,103 МПа). Для хранения сжиженных газов газобаллонные автомобили имеют баллоны объемом до 250 л, рассчитанные на рабочее давление 1,57 МПа. Этого давления достаточно, для того чтобы поддерживать чистый пропан в жидком виде при температурах ниже +48,5º С.

Сжиженный нефтяной пропан-бутановый газ обладает рядом преимуществ перед бензином:

· увеличивается срок службы моторного масла в 1,5-2 раза, благодаря отсутствию растворяющих и смазывающих свойств газа;

· практически не содержит серы, которая вызывает сильную коррозию деталей и износ;

· не накапливаются смолистые отложения в топливной системе и камере сгорания (сжиженный нефтяной газ растворяет их), улучшается работа системы зажигания и возрастает срок службы свечей зажигания на 40 %;

· снижается токсичность выхлопных газов: окиси углерода (СО) в 2-3 раза, окиси азота (NO) 1,2 раза, углеводородов (СН) в 1,3-1,9 раза, обеспечивается сохранность катализаторов;

· уменьшается вероятность детонации двигателей (у газа более высокое октановое число – около 105), улучшается динамика его работы, в полтора раза увеличивается межремонтный пробег и к тому же снижается уровень шума при работе на 2-3 дБ;

· газовое топливо более дешевое (примерно в 1,5-2 раза) в сравнении с бензином.

Пропан, бутан и их смесь при относительно небольшом давлении находятся в баллоне, как правило, в жидкой и частично газообразной формах. Сам газ поддерживает давление в баллоне, которое зависит от соотношения пропан-бутан и окружающих условий (температуры, атмосферного давления). Жидкость в резервуаре близка к точке кипения. Она испаряется по мере расхода газа, поддерживая постоянное давление. Чтобы достичь этого эффекта производители зимой увеличивают в смеси содержание пропана, так как он более летуч. Недостатком сжиженного газа является более низкая по сравнению с бензином теплотворная способность (25,45 кДж/дм³ против 31,57 кДж/дм³ у бензина).

ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» устанавливает следующие марки сжиженных нефтяных газов: ПА – пропан автомобильный для применения в зимний период при температуре от -20 до -30º С; ПБА – пропан-бутан автомобильный для применения при температуре не ниже -20º С.

В последнее время достаточно широко ведутся работы по использованию в качестве топлива для автомобильной техники метилового и этилового спиртов. Метиловый спирт (метанол) получают переработкой угля, природного газа отходов лесоперерабатывающей промышленности. Этиловый спирт (этанол) вырабатывают из сахарного тростника, свеклы и зерновых культур.

Наиболее перспективным сырьем для производства метанола является каменный уголь.

Метанол и эталон, используемые в качестве топлива для автомобильных двигателей обладают высокой детонационной стойкостью и низкой по сравнению с бензином теплотворной способностью (20934 кДж/кг). Существенным недостаткам метанола является низкая испаряемость при температуре ниже 10º С, повышенная гигроскопичность, а также высокая стоимость (в 1,5 – 2 раза дороже бензина). Учитывая эти недостатки применение метанола в качестве самостоятельного топлива без изменения конструкции топливной системы автомобиля не является целесообразным. Метанол можно использовать в качестве добавки к бензину, которая улучшает ряд его эксплуатационных свойств и увеличивает ресурс топлива.

Этиловый спирт как автомобильное топливо превосходит метанол по ряду показателей и может применяться в двигателях как в смеси с бензином, так и самостоятельно.

В настоящее время активно ведутся работы по применению в качестве автомобильного топлива водорода, или его смеси с бензином. Теплотворная способность водорода равна 118045 кДж/кг, что в 2,7 раза превышает теплотворную способность бензина.

Основной проблемой при использовании водорода в качестве автомобильного топлива, является решение вопроса хранения этого горючего на борту автомобиля в количестве, обеспечивающем пробег, равноценный пробегу автомобиля, работающего на традиционном нефтяном топливе, а также снижение себестоимости его производства.

Существует несколько вариантов использования водорода в качестве автомобильного топлива:

· размещение баллонов со сжатым водородом (давление в баллоне до 20 МПа) на автомобиле, что требует чрезвычайно высокой плотности в соединениях топливной системы. При соотношении водорода с кислородом 2:1 образуется взрывоопасная смесь, поэтому незначительная утечка может привести к взрыву;

· применение в качестве топлива сжиженного водорода. Температура сжиженного водорода -253º С, что требует применения криогенных баллонов с двойными стенками для его хранения и транспортирования;

· использовать в качестве автомобильного топлива гидриды. Некоторые металлы и их сплавы способны разместить между своими атомами атомы водорода. Выделение водорода происходит при подогреве гидридов горячей жидкостью из системы охлаждения или непосредственно отработавшими газами. Для зарядки гидридного аккумулятора через восстановленный металлический компонент пропускают водород под небольшим давлением. Процесс зарядки может повторяться несколько тысяч циклов без ухудшения энергоемкости аккумулятора;

· перспективным способом получения водорода (на самом автомобиле) является использование метилового спирта. При его испарении в присутствии катализатора происходит реакция с водяным паром, в результате которой выделяется водород и двуокись углерода.

К преимуществам использования водорода в качестве автомобильного топлива следует отнести его высокую детонационную стойкость, что позволяет увеличить степень сжатия.

Подавляющая масса смазочных материалов всех назначений готовится на базе продуктов переработки нефти.

Основным компонентом всех масел, смазок и некоторых специальных жидкостей, применяемых при эксплуатации автомобилей, является жидкое минеральное масло, получаемое из мазута.

По способу производства масла подразделяются на дистиллятные и остаточные, а также компаундированные (смесь дистиллятного и остаточного масла). Дистиллятные получают разгонкой мазута, выделяя из него обычно не менее трех дистиллятов, содержащих углеводороды с температурами кипения в пределах 350-500º С. Разгонку ведут под вакуумом и при продувке водяным паром (с целью предотвращения крекинга мазута).

Остаток от мазута после отбора из него наиболее вязкого масляного дистиллята называется гудроном. Он используется как топливо для котлов, для получения битумов, высоковязких масел и других целей.

В связи с тем что полученные дистилляты содержат в своем составе избыточное количество нафтеновых кислот, смол, сернистых соединений и других веществ их подвергают очистке. С целью очистки применяют тонко помолотые и специально обработанные отбеливающие глины, которые при смешивании с дистиллятами благодаря сильно развитой поверхности адсорбируют смолы, серную и органические кислоты и другие вещества.

Остаточными маслами называются очищенные гудроны.

Классификация смазочных масел и требования к ним.

Смазочными маслами называют фракции нефти, основу которых составляют углеводороды с температурами кипения выше 350º С.

Масла представляют собой прозрачные или непрозрачные по сравнению с бензинами и дизельными топливами значительно более вязкие жидкости, окрашенные не полностью удаленными из их состава смолами в цвета от желтого до черного. Как и топлива, они легче воды и практически в ней не растворяются.

Все масла нефтяного происхождения делятся на четыре типа:

· моторные (для авиационных газотурбинных, карбюраторных и дизельных двигателей);

· трансмиссионные (в том числе для гидропередач, гидродинамических и гидрообъемных приводов);

· специальные (турбинные, компрессорные и др.);

Требования к автомобильным смазочным маслам:

· бесперебойное поступление ко всем узлам трения в агрегате;

· удерживание масла в узлах трения на всех режимах работы агрегата, в том числе и в период остановки;

· образование и удержание надежных и прочных масляных пленок на трущихся поверхностях;

· охлаждение трущихся деталей и отвод тепла от мест трения;

· вынос продуктов изнашивания из зон трения и защита этих зон от проникновения в них вредных реагентов из внешней среды;

· уплотнение зазоров в сопряжениях работающего агрегата;

· возможно большая стабильность при окислении, механическом воздействии и обводнении, позволяющая обеспечить большой срок службы масла до замены без ущерба для надежности агрегата;

· минимальная токсичность, низкая стоимость и широкая сырьевая база.

Соответствие масел указанным требованиям возможно в том случае, если масла будут:

· обладать оптимальными вязкостными свойствами, обеспечивающими надежную и экономическую работу агрегатов на всех режимах;

· иметь хорошую смазывающую способность для предотвращения интенсивного износа деталей;

· обладать достаточной химической стабильностью, обеспечивающей минимальное изменение структуры и образование коррозионно-активных включений и отложений;

· обладать устойчивостью к процессам испарения, вспенивания и образования эмульсий, а также к выпадению присадок;

· защищать трущиеся поверхности от воздействия агрессивных сред.

Потеря текучести масла мажет привести к прекращению поступления масла в холодное время к узлам трения и подшипникам. Потеря текучести масла происходит в результате выделения из него высокоплавких углеводородов и образование из них кристаллического каркаса, как это происходит в дизельных топливах, либо вследствие возрастания вязкости охлаждаемого масла до достаточно большой величины.

Температуру масел соответствующую потере им подвижности называют температурой застывания.

При производстве масел осуществляется ряд мер, направленных на снижение температуры застывания. К этим мерам относятся удаление наиболее высокоплавких углеводородов при помощи депарафинизации и введения в очищенные масла депрессорных присадок, вызывающих сильное снижение (депрессию) температуры застывания (многофункциональная присадка АзНИИ-ЦИАТИМ-1 и полиметакрилат Д). Частицы депрессора постоянно находятся во взвешенном тонкодисперсном состоянии и адсорбируют мелкие кристаллы парафинов. В результате изменяется характер кристаллизации - прекращается рост кристаллов, образуется непрочная кристаллическая решетка и масло сохраняет подвижность. Депрессорные присадки при введении в масло в количестве 0,5 % уменьшают температуру застывания на 17-24º С.

Основным показателем качества масел является вязкость.

Вязкость – внутреннее трение жидкого смазочного материала, возникающее между его молекулами и слоями при их относительном перемещении под действием внешней силы.

Если ограничивать само понятие вязкости – то это чисто физическое свойство смазывающей жидкости, показывающее ее состояние в зависимости от температуры.

Использование масла низкой вязкости приводит к повышению трения (масляная пленка выдавливается из зоны трения), нагреву и усиленному изнашиванию деталей (возникает непосредственный контакт между трущимися поверхностями). С другой стороны, с уменьшением вязкости масла облегчается пуск двигателя, ускоряется подача масла в зазоры, на стенки цилиндра в момент пуска. При этом также вымываются продукты износа.

Использование масел чрезвычайно высокой вязкости ведет к потере мощности и, в конечном итоге, снижению КПД машины, также возрастает интенсивность износа вследствие затруднения подачи масла в зазоры. Для улучшения вязкостно-температурных свойств масел целесообразно применять загущенные всесезонные масла. Загущенные масла получают путем загущения маловязкой масляной основы, присадками, способными повышать исходную вязкость масла, а также уменьшать скорость изменения вязкости с температурой. В качестве таких присадок широкое применение получили кремнийорганические жидкие полимеры, а также фторуглеродные материалы. Кремнийорганические жидкие полимеры имеют вязкость, одинаковую с вязкостью нефтяного масла при комнатной температуре, а температура замерзания у них на 40-45º С ниже, чем у нефтяных масел. Они не боятся высоких температур и легко могут работать при температуре на 40-45º С выше, чем нефтяные масла.

Применяемая вязкость масла определяется температурой окружающей среды, типом двигателя, особенностями агрегата или узла трения. Вязкость увеличивается с понижением температуры и уменьшается при ее повышении. Зависимость вязкости от температуры можно характеризовать отношением кинематической вязкости при температуре 50º С к кинематической вязкости при температуре 100º С. Чем меньше это отношение, тем выше вязкостно-температурные свойства масла. Степень изменения вязкости масла от температуры выражается индексом вязкости (ИВ). Чем выше значение ИВ, тем лучше масло.

В зависимости от условий работы масла в двигателе можно выделить три зоны:

· высокотемпературную, включающую камеру сгорания, обращенную к ней поверхность днища поршня и верхнюю часть цилиндра. Температура деталей входящих в эту зону может достигать 400º С (днище поршня) и даже 800º С (выпускной клапан), температура горящих газов может достигать 2500º С;

· среднетемпературную, охватывающую весь поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхнюю часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне достигает 300-350º С (поршневые кольца);

· низкотемпературную, к которой относятся область коленчатого вала, картера и т.п. в области коренных и шатунных подшипников температура достигает 180º С.

Физическая стабильность масла при повышенных температурах.

Основной характеристикой физической стабильности масла при повышенных температурах является его способность к испарению. Чем интенсивнее испаряется масло в средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя тем ниже его физическая стабильность. Способность масла к испарению при повышенных температурах принято характеризовать температурой вспышки.

Температура вспышки – минимальная температура нефтепродукта, при которой его пары от нагревания в стандартном приборе образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую от пламени определенных размеров.

Чем выше температура вспышки, тем меньше испаряемость масла и, следовательно, лучше физическая стабильность.

Нагарообразование в высокотемпературной зоне двигателя.

Нагар – это твердая углеродистая масса с шероховатой поверхностью, чаще черного цвета. Нагар образуется в высокотемпературной зоне двигателя вследствие сгорания попадающего туда при работе масла. Нагар отлагается на стенках камеры сгорания, днище поршня и стенках верхнего пояска поршня (200-420º С), свечах зажигания и форсунках (350-850º С), клапанах (420-815º С). Состав нагара зависит от химического состава масла, используемого топлива и загрязненности воздуха. Основными элементами, образующими нагар при работе двигателя на неэтилированном бензине, являются углерод (до 75 %), кислород (до 20 %) и водород (до 5 %).

Нагар ухудшает теплоотвод от деталей, способствует возникновению детонации и калильного зажигания, а также загрязняет работающее масло твердыми частицами.

Одной из основных причин возникновения нагара является несоблюдение теплового режима двигателя.

Лакообразование в среднетемпературной зоне двигателя.

Лаки представляют собой прочные тонкие пленки толщиной в десятые и сотые доли миллиметра с гладкой поверхностью, образующиеся на горячих деталях двигателя нагретых до температуры порядка 200-300º С (наружные и внутренние стенки поршня, поршневые кольца, верхняя головка шатуна).

Лаки являются продуктами окисления (асфальтены и кислые смолы) углеводородов входящих в состав масел.

Лакообразование зависит от качества масла, теплового режима двигателя и технического состояния его поршневой группы. Наибольшую опасность лаковое отложение представляет для поршневых колец. Одновременно с образованием лакового отложения происходит внедрение в него попадающих из высокотемпературной зоны сажи, пыли и других твердых частиц. По истечении некоторого времени лаковое отложение с внедрившимися в него твердыми частицами вызывает пригорание поршневых колец, внешне проявляющееся в полной потере ими подвижности. Одной из мер борьбы с лакообразованием является повышение химической стабильности масел по средствам введения в их состав антиокислительных присадок (например, фторуглеродных, дитиофосфатов, металлов, динолов, аминов и т.п.). Фторуглеродные масла проявляют высокую устойчивость ко всем видам окисления.

К антиокислительным присадкам относятся также вещества, уменьшающие активность каталитического действия металлов, их оксидов и солей на процесс окисления, - пассиваторы металлов. Пассиваторы образуют на поверхности металлов стойкие адсорбционные или химически связанные пленки. Они не допускают каталитического воздействия металлов на процесс окисления, обеспечивая также защиту металла от коррозионного действия продуктов окисления.

Также с целью предотвращения отложения смолисто-асфальтеновых веществ помимо антиокислительных присадок в масла вводят моющие (уменьшают и предотвращают образование высокотемпературных отложений, обеспечивают чистоту деталей, нейтрализуют продукты окисления топлива и масла) и диспергирующие (поддерживают загрязняющие примеси в масле в мелкодисперсном состоянии и предотвращают образование низкотемпературного шлама) присадки (Рис.79.).

Изменение масла в низкотемпературной зоне двигателя.

Несмотря на довольно мягкий тепловой режим в низкотемпературной зоне двигателя, там также происходит окисление масла. Типичными продуктами окисления масла в низкотемпературной зоне являются органические кислоты. Органические кислоты частично растворяются в масле, повышая его кислотное число, и частично переходят в кислые смолы, которые являются одним из компонентов шламов.

Шламы – это густые, мазеобразные, липкие, темного цвета продукты, образующиеся при невысоких температурах (как правило, не выше 120º С), выпадающие из масла в виде осадков и создающие отложения в картере, маслопроводах и каналах, фильтрах, маслоприемнике и др. Шламы или осадки в двигателе состоят наполовину из масса, а остальное составляют вода (5-35 %), топливо, продукты окисления (сажа, нагар), пыль, продукты износа деталей.

Образовавшиеся в масле при его окислении кислоты очень агрессивны (в первую очередь по отношению к свинцу).

Для предотвращения коррозии металлов используют антикоррозионные присадки, главным образом содержащие органические соединения. В их молекулы входят сера или фосфор или оба этих элемента. Они способны образовывать на поверхности металла защитные пленки, защищая различные детали от коррозии.

Для предотвращения коррозионного действия продуктов окисления и нейтрализации коррозийно-агрессивных продуктов сгорания сернистых топлив в масло вводят щелочные присадки (например, сульфонаты).

Таблица. 15. Основные типы присадок к моторным маслам.

Тип	Функциональное назначение	Химические соединения
Вязкостные (загущающие)	Уменьшают степень изменения вязкости с изменением температуры	Полиизобутилен, полиметакрилат, сополимеры стирола с бутадиеном и др.
Моющие (детергенты)	Уменьшают и предотвращают образование высокотемпературных отложений, обеспечивают чистоту деталей, нейтрализуют продукты окисления топлива и масла	Масляные и синтетические сульфонаты металлов – кальция, магния и др., фосфонаты, салицилат
Диспергирующие (дисперсанты)	Поддерживают загрязняющие примеси в масле в мелкодисперсном состоянии и предотвращают образование низкотемпературного шлама.	Сукцинимиды, (имидопроизводные янтарной кислоты), основание Минниха
Антиокислительные и антикоррозионные	Снижают скорость окисления и образования нерастворимых, а также коррозионно-агресивных продуктов в масле. Уменьшают рост вязкости и предотвращают коррозию деталей из цветных металлов.	Диалкилдитиофосфат цинка, дитиокарбонат цинка, эфиры, бензотриазол
Противоизносные и противозадирные	Предотвращают разрушение контактирующих поверхностей деталей при граничном трении снижают износ за счет образования на поверхностях трения защитных пленок	Дитиофосфаты металлов нафтенат свинца трикрезилфосфат олеиновая кислота
Депрессорные	Понижают температуру застывания масла за счет снижения интенсивности образования кристаллов парафина при низких температурах	Полиметакрилат и др.
Ингибиторы коррозии	Предотвращают коррозию (ржавление) деталей из черных металлов	Сульфонаты магния и кальция
Антифрикционные (модификаторы трения)	Уменьшают трение в сопряженных парах снижают расход топлива двигателем	Дисульфид молибдена дитиофосфаты молибдена соединения графита бораты
Противопенные	Предотвращают образование пены в двигателе	Полисилоксаны

Марки масел для двигателей и области их применения (Таблица.16)..

Моторные масла производятся по ГОСТ 6380-83, 12337-84, 25770-83, 38101783-80, 23497-79 и др. Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания автомобильной технике делятся на масла для карбюраторных двигателей и масла для дизелей.

По эксплуатационным свойствам предусмотрено шесть групп моторных масел: А, Б, В, Г, Д и Е. Последние две группы используются в тяжелых условиях эксплуатации. Переход от масел низших групп (А, Б) к высшим (В, Г), как правило, достигается путем расширения ассортимента и количественного увеличения присадок в маслах. Так в маслах группы А содержится 3,5 % присадок, группы Б₁ - 5,5 %, группы В₁ – 8,0 %, группы Г₁ – 10-15 %.

Таблица.16. Рекомендуемые области применения масел и соответствие групп моторных масел по эксплуатационным свойствам.

Группа масла по ГОСТ 17479-85	Рекомендуемая область применения	Группа API
А	Нефорсированные карбюраторные и дизельные двигатели	SB
Б₁	Малофорсированные карбюраторные двигатели, работающие в условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений и коррозии подшипников	SC
Б₂	Малофорсированные дизели	CA
В₁	Среднефорсированные карбюраторные двигатели	SD
В₂	Среднефорсированные дизели	СВ
Г₁	Высокофорсированные карбюраторные двигатели	SE
Г₂	Высокофорсированные дизели без наддува	СС
Д	Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяжелых условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложений	CD
Е	Лубрикаторные системы смазки цилиндров дизелей, работающих на топливе с высоким содержанием серы
	Бензиновые двигатели зарубежных автомобилей выпуска 1980-1988гг.	SF
	Дизели и карбюраторные двигатели (универсальное масло)	SF/CD
	Бензиновые двигатели зарубежных автомобилей выпуска после 1988 г.	SG
	Турбонаддувные дизели выпуска после 1983г.	CE
	Дизели и карбюраторные двигатели (универсальные масла)	SG/CE
	Быстроходные дизели с турбонаддувом, к маслу которых предъявляются повышенные требования	SF-4

В зависимости от назначения масла групп Б, В и Г делятся на подгруппы и обозначаются индексом 1 – для карбюраторных двигателей и 2 – для дизельных двигателей. Универсальные масла для карбюраторных и дизельных двигателей одного уровня форсирования индекса в обозначении не имеют, а масла, принадлежащие к разным группам, должны иметь двойное буквенное обозначение (первая буква при использовании в дизельных двигателях, вторая – в карбюраторных).

Примеры обозначения моторных масел (по ГОСТ 17479.1-85):

8 – класс вязкости (вязкость 8 мм²/с при 100º С),

В₁ – масло для среднефорсированных карбюраторных двигателей.

В₂Г₁- предназначенное для среднефорсированных дизелей (В₂) и высокофорсированных карбюраторных двигателей (Г₁).

В США и странах Европы обозначение масел для двигателей включает в себя класс вязкости и область применения.

Градация масел по вязкости производится по классификации SAE J 300е, разработанной обществом инженеров (Society of Automotive Engineers).

По условиям и областям применения оценка качества идет по системе API, предложенной Американским нефтяным институтом (American Petroleum Institute).

По классификации вязкости SAE J 300e масла подразделяются и маркируются следующим образом:

- летние – цифрами 20, 30, 40, 50 (цифра обозначает вязкость в секундах Сейболта при 8,9º С);

- зимние – 10W, 15W, 20W, 25W (W- первая буква от слова Winter (зима));

- всесезонные (загущенные) имеют двойную нумерацию, например, 10W-50, что означает, что масло при 17,8º С соответствует по вязкости SAE -10, а при 98,9º С – 50.

По классификации API моторные масла делятся на две категории:

S - категория «сервис» (предусмотрено для масел карбюраторных двигателей легковых автомобилей, работающих в сфере обслуживания);

С – коммерческая категория (для масел дизельных двигателей тягачей, дорожно-строительных машин, осуществляющих коммерческие перевозки).

В каждой категории масла уровень эксплуатационных свойств в зависимости от условий работы подразделяется на классы, имеющие маркировку латинскими буквами A, B, C, D, E, F, G. Поэтому обозначение области применения осуществляется двумя буквами, указывающими категорию и класс масел, например: SE – для карбюраторных двигателей, работающих в условиях эксплуатации средней напряженности; CD – для дизельных двигателей, работающих в напряженных условиях.

Универсальные масла, относящиеся к обеим категориям классификации, имеют маркировку двух классов разных категорий, например SE/CD.

Таблица.17. Применение некоторых марок моторных масел.

Масло	Применение
М-12Г₁(летнее) ГОСТ 10541-78 М-10Г (И) (всесезонное) ТУ 38101148-75	Для смазывания двигателей автомобилей ВАЗ
М-6_З/10В (всесезонное) ТУ 38101155-76	Дизельные и карбюраторные двигатели всех моделей, за исключением двигателей автомобилей ВАЗ
М6_З/12Г	Среднефорсированные карбюраторные двигатели и дизели грузовых автомобилей
М-6_З/14Г М-5_З/12Г	Масло для карбюраторных двигателей и дизелей легковых автомобилей и микроавтобусов
М-8Г_2К (зимнее) М-10Г_2К (летнее)	Для двигателей автомобилей КамАЗ, автобусов «Икарус», тракторов К-700
М-8ДМ (зимнее) М-10ДМ (летнее)	Высокофорсированные дизели с турбонаддувом, установленные на большегрузных автомобилях и промышленных тракторах

Синтетические масла представляют собой индивидуальные соединения или смеси нескольких соединений близкой химической структуры (например, поли-L-олефины и др.) синтетические масла имеют высокий индекс вязкости (150-170). Температура потери подвижности синтетических масел ниже (до -65º С), чем у минеральных. Вязкость синтетических масел при температурах 250-300º С, выше (до 3 раз), чем у равновязких им при 100º С минеральных, они имеют лучшую термическую стабильность, низкую испаряемость и малую склонность к образованию высокотемпературных отложений. Синтетические масла, как правило, превосходят минеральные по антиокислительным свойствам, диспергирующей и механической стабильности. Они также обладают равными или лучшими противоизносными и противозадирными свойствами. За счет лучших вязкостно-температурных характеристик во всем интервале встречающихся на практике температур расход топлива при использовании синтетических масел снижается на 4-5 %.

Трансмиссионные масла предназначены для смазывания зубчатых передач в агрегатах трансмиссии автомобиля (коробки передач, раздаточные коробки, ведущие мосты, рулевые передачи).

Трансмиссионные масла должны обладать высокими противоизносными и противозадирными свойствами, образовывать минимальное количество пены, а также иметь хорошие противокоррозионные свойства.

Удовлетворение этих высоких требований достигается подбором соответствующей масляной основы и добавкой к ней комплекса присадок.

Масла классифицируют по вязкости (классы вязкости) и по уровню эксплуатационных свойств (группы).

Обозначение трансмиссионных масел состоит из трех групп знаков:

- вторая группа знаков обозначается цифрами и характеризует принадлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам;

- третья обозначается цифрами характеризует класс вязкости (9, 12, 18, 34), например, ТМ-5-9, где ТМ – трансмиссионное масло, 5 – масло по условиям эксплуатации имеет противозадирные и многофункциональные присадки, 9 – класс вязкости.

Таблица.18. Соответствие отечественных и иностранных классификационных групп трансмиссионных масел.

Группа масел по ГОСТ 17479.2-85	Область применения	Группа масел по API
ТМ-1	Механизмы, для которых требуются масла с депрессорными и антипенными присадками	GL-1
ТМ-2	Механизмы, для которых требуются масла с антифрикционными присадками	GL-2
ТМ-3	Ведущие мосты со спирально-коническими передачами, требующие использования масел со слабыми противозадирными присадками	GL-3
ТМ-4	Гипоидные передачи, требующие использования масел с противозадирными присадками средней активности	GL-4
ТМ-5	Гипоидные передачи грузовых и легковых автомобилей, требующие использования масел с активными противоизносными и противозадирными присадками	GL-5
	Гипоидные передачи, работающие в очень тяжелых условиях и требующие использования масел с высокоэффективными противозадирными и противоизносными присадками	GL-6

Таблица.19. Группы трансмиссионных масел различающиеся наличием присадок и эксплутационными свойствами.

Группа масел	Наличие присадок	Область применения, контактные напряжения, температура масла в объеме
ТМ-1	Без присадок	Прямозубые, конические, спирально-конические и червячные передачи при контактных напряжениях до 600МПа и температуре в объеме до 90º С
ТМ-2	Противоизносные присадки	Прямозубые, спирально-конические и червячные передачи до 1200 МПа и температуре в объеме до 120º С
ТМ-3	Противозадирные присадки умеренной эффективности	Те же передачи, но при контактных напряжениях до 2000 МПа и объемной температуре до 120º С
ТМ-4	Противозадирные присадки высокой эффективности	Прямозубые спирально-конические передачи, работающие при контактных напряжениях свыше 2000 МПа. Гипоидные передачи работающие при высокой скорости, низком крутящем моменте и низкой скорости, высоком крутящем моменте и объемной температуре до 130º С
ТМ-5	Противозадирные и противоизносные высокоэффективные присадки и многофункциональные композиции присадок	Гипоидные передачи работающие при высокой скорости, ударных нагрузках, высоком крутящем моменте и контактных напряжениях до 3000МПа и объемной температуре выше 130º С

В маркировке трансмиссионных масел по нормативно-технической документации буквы и цифры обозначают следующее:

Группа ТМ-1 – нигролы зимний и летний (ТУ 38.101529-75). К группе ТМ-1 можно отнести базовые масла (ТБ-20, ТС-14,5), служащие основой для изготовления автомобильных трансмиссионных масел.

К группе ТМ-2 относится масло для коробок передач и рулевого управления – ТС (ОСТ 38.01260-82), класс 18.

В группу ТМ-3 входят масла ТСп-10, Тап-15В, ТСп-15К, выпускаемые по ГОСТ 23652-79.

ТСп-10 применяют для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач грузовых автомобилей. Тап-15В служит для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач грузовых автомобилей.

ТСп-15К служит в качестве всесезонного для умеренной климатической зоны, предназначено для тяжелонагруженных цилиндрических и спирально-конических передач, автомобилей КрАЗ, КамАЗ, УралАЗ.

К группе 4 относятся масла ТСп-14гип (ГОСТ 23652-79), ТС_З-9гип (ОСТ 38.101158-78), ТСгип (ОСТ 38.01260-82).

ТС_З-9гип (класс 9)применяется в агрегатах трансмиссии грузовых автомобилей в районах Крайнего Севера при температуре воздуха до -55º С.

ТСп-14гип (класс 18) применяется для гипоидных передач грузовых автомобилей в умеренной и жаркой климатической зонах.

В группу 5 входят масла ТАД-17и (ГОСТ 23652-79) и ТМ5-12рк (ТУ 38.101844-80).

ТАД-17и (класс 18) – применяется в тяжелонагруженных цилиндрических, спирально-конических и гипоидных передачах грузовых и легковых автомобилей в умеренной и жаркой климатической зонах.

ТМ5-12рк (класс 12) – предназначено для применения в качестве всесезонного, в первую очередь для эксплуатации в северных районах.

Для гидромеханических коробок передач применяют масла марок А и Р (ту 38.1011282-89) и масло МГТ (ТУ 38.10111-03-87). Масло марки А имеет температуру застывания -40º С, его применяют всесезонно в умеренной климатической зоне в гидротрансформаторах и гидромеханических передачах автомобилей и автобусов. Масло марки Р применяется в гидроусилителях рулевого управления автомобилей.

Для автомобилей, эксплуатируемых в северных районах страны, разработано масло МГТ, которое по эксплуатационным свойствам соответствует маслу марки А, но имеет лучшие низкотемпературные показатели работоспособности до -50º С.

Наряду с жидкими маслами при эксплуатации автомобилей находят применение мазеобразные смазочные материалы, называемые пластичными (консистентными) смазками или просто смазками. Их особенность состоит в том, что они совмещают в себе механические свойства твердых и жидких тел.

Смазка имеет следующее строение (Рис.80.). Ее основная масса (70-95 %) – минеральное (редко растительное) масло. К этому маслу добавляют загуститель, способный образовывать «каркас».

Роль структуры, обеспечивающей вязкость, прочность и другие физические свойства смазки, обычно играет жирная соль мягкого металла (происходит нейтрализация высших жирных кислот гидроксидами металлов). по массе добавка составляет 5-30 %. Так же в качестве загустителя применяются извлекаемые из нефти твердые углеводороды (парафин, церезин и их смеси). Название металла обычно переносят и на саму смазку – натриевая, кальциевая, литиевая, бариевая, магниевая, цинковая, стронциевая, алюминиевая, свинцовая и др.

Вся специфика свойств смазок связана с тем, что загуститель будучи равномерно распределенным в жидком масле, образует ажурный кристаллический каркас. Каркас образованный любым загустителем, пронизывает весь объем масла и, сковывая подвижность последнего, сообщает всей системе необходимую подвижность.

Кроме двух основных компонентов – минерального масла и загустителя, в смазках могут содержаться и другие вещества.

В смазку вводятся различные целевые присадки – противозадирные, противоизносные, противоокислительные и др. Кроме присадок может использоваться твердый наполнитель, например, чешуйчатый графит или дисульфид молибдена, который значительно улучшает антифрикционные свойства смазки.

Требования к пластичным автомобильным смазкам:

· разделять трущиеся детали прочной смазочной пленкой для уменьшения износов и потерь на трение;

· удерживаться в узлах трения, не вытекая из них;

· защищать трущиеся детали от попадания пыли, влаги и грязи, не вызывать коррозионного износа деталей;

· легко пропрессовываться (прокачиваться) по смазочным каналам, не требуя для этого слишком больших давлений;

· не изменять длительное время свойств в процессе работы и хранения;