Эффективность действия присадок зависит так же от химического состава базового масла. Одни и те же присадки в одних базовых маслах проявляют большую эффективность, чем в других

Моторное масло

Система смазки

К числу наиболее важных смазываемых узлов и деталей двигателей относятся КШМ, ГРМ, цилиндропоршневая группа.

Основными элементами системы смазки ДВС являются: ёмкость для хранения масла (поддон картера), масляная магистраль, масляный насос, масляные фильтры. В современных ДВС автомобилей и тракторов системы смазки комбинированные: детали смазываются принудительно (под давлением), разбрызгиванием и самотёком.

Масло под давлением подаётся к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам кулачкового вала ГРМ, а разбрызгиванием смазываются зеркала цилиндров, поршни и т.д.

Требования к качеству масел

Требования, предъявляемые к качеству масел, определяются спецификой рабочего процесса и конструкцией двигателя. Считается, что условия работы в поршневых двигателях наиболее тяжёлые по сравнению с другими двигателями. Это объясняется температурным режимом работы масла в ДВС. Например, в камере сгорания температура достигает 2500⁰С. Температура газов, прорывающихся в картер на такте сжатия в бензиновом двигателе 150…450⁰С, в дизеле – 500…700 ⁰С.

Для современных двигателей температура первой поршневой канавки достигает 270…280⁰С, а при наддуве – 300…350⁰С, рабочая температура масла в картере находится пределах 50…100⁰С.

Дополнительные требования к качеству масел объясняются тем, что двигатели эксплуатируются в широких пределах изменения температуры окружающего воздуха, например, в нашей климатической зоне от + 30…35 и даже 40⁰С летом до – 30 …35 и даже 40⁰С. На Севере этот разброс температур ещё шире. Исходя из этого, рабочий диапазон моторного масла по температуре очень широк – от температуры окружающего воздуха до рабочей температуры масла.

Кроме общих требований к моторным маслам предъявляются и дополнительные. Например, уплотнять зазор в сопряжённых деталях и прежде всего в цилиндропоршневой группе, обладать нейтрализующими свойствами.

Многие функции и требования, предъявляемые к моторным маслам, взаимосвязаны. Например, отвод тепла от деталей и уплотнение зазоров в их сопряжении. При плохом уплотнении газы прорываются в картер, нарушая сплошность масляной плёнки, что приводит к перегреву деталей цилиндропоршневой группы.

Исходя из вышесказанного, можно сформулировать следующие требования к моторному маслу, оно должно:

1. иметь вязкость, обеспечивающую надёжную смазку двигателя при всех рабочих температурах с наименьшими потерями на трение;

2. обладать низкотемпературными свойствами для облегчения пуска двигателя в зимнее время;

3. иметь хорошие моющие и диспергирующие свойства для необходимой чистоты цилиндро-поршневой группы и других деталей;

4. обладать высокими противоокислительными свойствами для торможения процессов окисления масла в двигателе и уменьшения накопления продуктов окисления в масле, составляющих основу для нагара и отложений;

5. защищать от коррозии подшипники из цветных металлов и от ржавления остальные детали;

6. уменьшать износ деталей;

7. препятствовать прорыву газов из камеры сгорания в картер путём заполнения зазоров между поршневыми кольцами и зеркалом цилиндра. При пуске это улучшает компрессию, при работе уменьшает попадание продуктов сгорания;

8. не содержать токсичных компонентов;

Эксплуатационные свойства

Смазочные и противокоррозионные. В процессе работы ДВС происходит изменение размеров и формы трущихся деталей: цилиндр-поршень, вал-подшипник, кулачок-толкатель и др. Для цилиндро-поршневой группы характерны, например, адгезионный и абразивный износы. При этом последний может возникать из-за твёрдых частичек нагары, попадающих между гильзой и поршнем из камеры сгорания. Для пары вал-подшипник характерны коррозионный и адгезионный виды износа. Для пары кулачок-толкатель – питтинг, возникающий из-за высоких ударных нагрузок.

Увеличение износа более вероятно при переходе от гидродинамического к граничному трению. Такой переход возможен в результате повышения температуры, удельных нагрузок и скорости скольжения в зоне трения контактируемых деталей. Удельное давление в зоне компрессионных колец составляет 0,15…0,30 МПа, маслосъёмных колец – 0,5…1,3 МПа, в подшипниках коленчатого вала – 20…30 МПа при скорости скольжения до 15 м/с. Наибольшие нагрузки (ударные) испытывает пара кулачок-толкатель, где давление достигает 500…700 МПа, а в отдельных случаях 2100 МПа.

Уменьшение скорости скольжение трения также способствует реализации граничного режима. Например, гидродинамический режим смазки возможен в паре кольцо-гильза в средней части поршня. Вблизи мёртвых точек, когда движение поршня замедлено также появляется граничный режим трения. Как правило, максимальный износ гильзы цилиндра наблюдается в месте остановки 1^ого компрессионного кольца.

Подшипники коленчатого вала работают преимущественно в режиме гидродинамической смазки. Граничный режим возникает лишь в момент пуска или при перегрузках.

На интенсивность изнашивания кроме конструктивных особенностей влияет эксплуатация, в частности сорт применяемого масла и топлива. Например, повышенное содержание серы в топливе ускоряет износ цилиндро-поршневой группы. Резко увеличивается износ деталей двигателя при использовании спиртовых альтернативных топлив и особенно метанола, как в чистом виде, так и в смеси с бензином.

На пусковые износы большое влияние оказывает температура: чем она выше, тем меньше износ, так как создаются благоприятные возможности для лучшего поступления масла к трущимся деталям.

Износ увеличивается и за счёт повышения химической активности масла, что видно на паре вал-подшипник. Вкладыш изготавливается из сплавов цветных металлов менее стойких к химической повреждаемости, чем вал. Отсюда потери массы вкладышей из-за химического и коррозионно-химического износа.

Для подавления коррозионных процессов в двигателе используют следующие пути:

Ÿ нейтрализацию кислых продуктов в работавшем масле;

Ÿ замедление процессов окисления масла;

Ÿ создание на металле защитной плёнки.

По первому пути применяют высокощелочные присадки, нейтрализующие кислые продукты. При этом в отработавшем полностью срок службы масле ещё остаётся некоторый запас щелочных свойств.

По второму пути применяют в маслах присадки, замедляющие окисление масла, разрушающие гидроперекиси и превращающие активные радикалы в неактивное состояние.

По третьему пути в масло вводят присадки, образующие прочные защитные плёнки на поверхности подшипников. При этом необходимо учитывать, что чрезмерный запас моющих свойств у масла при повышенных температурах может привести к разрушению противокоррозионных плёнок на металле и вызвать повышенную коррозию подшипников.

Уменьшение износа и повышение надёжности работы двигателя достигается конструктивными мерами. Например, хромирование или покрытие молибденом поршневых колец, изменение числа колец и их формы, использование вставок в гильзе из жаропрочного твёрдого материала, изменение конструкции поршня и т.д.

Однако изменением состава масла можно так же добиться уменьшение износа сопряжённых деталей. Для этого к маслу добавляют противоизносные противозадирные присадки. Действие противоизносных присадок заключается в следующем:

Ÿ в адсорбции присадок на поверхности металла и создании граничных плёнок;

Ÿ в химическом взаимодействии присадок с металлом в зонах контакта и создании прочных сульфидных и фосфидных плёнок;

Ÿ в сглаживании и полировке микровыступов трущихся поверхностей, приводящем к снижению удельных нагрузок и уменьшению износов.

Тип присадки и её концентрация подбирается с учётом максимального эффекта без нежелательных последствий: снижение антиокислительных, моющих и др. свойств.

Например, снижение износа, вызываемого продуктами неполного сгорания топлива, возможно за счёт увеличения щёлочности масла и повышения таким образом его нейтрализующей активности.

Однако излишняя щёлочность может быть причиной повышения химической активности системы. Кроме того, высокая щёлочность повышает зольность масла, активизирующей абразивный износ.

Большое внимание уделяется антифрикционным свойствам масел. Улучшение антифрикционных свойств позволяет снизить потери мощности на трение и в результате уменьшить расход топлива.

Снижение трения достигается как конструктивными мерами, так и улучшение антифрикционных свойств масла. При этом либо регулируют вязкость масла (уменьшение внутреннего трения), либо используют антифрикционные присадки (уменьшение внешнего трения). Используют и комбинированный способ.

За счёт регулирования вязкостных свойств, при замене нефтяных масел на загущенные и синтетические можно в среднем снизить расход топлива на 8…10 %, а при применении модификаторов трения – на 3…5 %.

Дата добавления: 2014-12-25