Основные требования к моторным маслам. Применяемые присадки и условия работы масла в двигателях

МАСЛА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ, ТРЕБОВАНИЯ К МАСЛАМ, ПРИСАДКИ, АССОРТИМЕНТ МАСЕЛ, СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ, СТАРЕНИЕ МАСЕЛ

Основные требования к моторным маслам. Применяемые присадки и условия работы масла в двигателях

Ка­чес­тво мо­тор­но­го мас­ла — один из ре­ша­ющих фак­то­ров, оп­ре­деля­ющих ра­ботос­по­соб­ность дви­гате­ля. Вы­сокие экс­плу­ата­ци­он­ные тре­бова­ния, ко­торые предъяв­ля­ют к мас­лам для дви­гате­лей, обус­ло­вили вы­деле­ние их в осо­бую груп­пу мо­тор­ных ма­сел.

Ос­новные фун­кции мо­тор­но­го мас­ла — сни­жение из­но­са тру­щих­ся по­вер­хнос­тей, уменьше­ние зат­рат энер­гии на пре­одо­ление тре­ния, от­вод теп­ло­ты от наг­ре­тых де­талей, обес­пе­чение гер­ме­тиза­ции соп­ря­жения ци­линдр—кольцо—пор­шень и пре­дох­ра­нение от кор­ро­зи­он­но­го раз­ру­шения, уда­ление с тру­щих­ся по­вер­хнос­тей на­кап­ли­ва­ющих­ся про­дук­тов заг­рязне­ния.

Мас­ло для дви­гате­лей дол­жно:

- иметь вяз­кость, обес­пе­чива­ющую на­деж­ную смаз­ку де­талей при всех ра­бочих тем­пе­рату­рах с на­именьши­ми по­теря­ми на тре­ние;

- об­ла­дать со­от­ветс­тву­ющи­ми низ­ко­тем­пе­ратур­ны­ми свойства­ми для об­легче­ния зим­не­го пус­ка дви­гате­ля;

- иметь хо­рошие мо­ющие и дис­перги­ру­ющие свойства. Этим дос­ти­га­ет­ся не­об­хо­димая чис­то­та де­талей ци­лин­дро­пор­шне­вой груп­пы и га­зорас­пре­дели­тельно­го ме­ханиз­ма;

- об­ла­дать вы­соки­ми про­тиво­окис­ли­тельны­ми свойства­ми для тор­мо­жения про­цес­сов окис­ле­ния и уменьше­ния на­коп­ле­ния в ра­бота­ющем мас­ле про­дук­тов окис­ле­ния, сос­тавля­ющих ос­но­ву на­гара, ла­ков и от­ло­жений;

- за­щищать от кор­ро­зии под­шипни­ки из цвет­ных ме­тал­лов и от ржав­ле­ния де­тали дви­гате­ля;

- об­ла­дать ста­бильностью и сох­ра­нять экс­плу­ата­ци­он­ные свойства в про­цес­се тран­спор­ти­рова­ния и дли­тельно­го хра­нения;

- удов­летво­рять тре­бова­ни­ям эко­логи­чес­кой бе­зопас­ности.

Неф­тя­ные и син­те­тичес­кие ба­зовые мас­ла не­зави­симо от ка­чес­тва ис­ходно­го сырья и спо­собов их про­из­водс­тва час­то не мо­гут обес­пе­чить нор­мальную экс­плу­ата­цию сов­ре­мен­ных дви­гате­лей.

Для по­луче­ния ма­сел, от­ве­ча­ющих предъяв­ля­емым тре­бова­ни­ям, в них до­бав­ля­ют при­сад­ки.

При­сад­ки — это ве­щес­тва, улуч­ша­ющие од­но или нес­колько свойств ма­сел.

При­сад­ки дол­жны пол­ностью рас­тво­ряться в мас­лах, не вы­падать в оса­док при дли­тельном хра­нении, не за­дер­жи­ваться мас­ло­очис­ти­тельны­ми ус­тройства­ми дви­гате­ля, не рас­тво­ряться в во­де, не ухуд­шать фи­зико-хи­мичес­кие по­каза­тели ка­чес­тва ма­сел.

В за­виси­мос­ти от наз­на­чения и ус­ло­вий ра­боты ма­сел кон­цен­тра­ция при­садок ко­леб­лется от ты­сяч­ных до­лей до 10…15%.

В сов­ре­мен­ные мо­тор­ные мас­ла вво­дят при­сад­ки сле­ду­ющих ти­пов:

- вяз­кос­тные (по­лимер­ные) — для уве­личе­ния вяз­кости мас­ла, улуч­ше­ния вяз­кос­тно-тем­пе­ратур­ной ха­рак­те­рис­ти­ки (по­выше­ния ин­декса вяз­кости мас­ла) — в ко­личес­тве 0,5…8,0 мас.%;

- деп­рессор­ные — для по­ниже­ния тем­пе­рату­ры зас­ты­вания мас­ла (до 1 мас.%);

- мо­ющие и дис­перги­ру­ющие — для уменьше­ния от­ло­жений ла­ка, на­гара и осад­ков на де­талях дви­гате­ля и ус­тра­нения при­гора­ния пор­шне­вых ко­лец (3…10 мас.%);

- ан­ти­окис­ли­тельные — для тор­мо­жения про­цес­сов окис­ле­ния мас­ла (0,5…2,0 мас.%);

- про­тиво­из­носные — для сни­жения из­но­са тру­щих­ся де­талей (0,5…2,0 мас.%);

- про­тиво­пит­тинго­вые — для сни­жения за­дира тру­щих­ся пар, ра­бота­ющих при очень вы­соких удельных дав­ле­ни­ях (2 500…3000 МПа), нап­ри­мер, ку­лачок—тол­ка­тель V-об­разных бен­зи­новых дви­гате­лей (до 2 мас.%);

- про­тиво­кор­ро­зи­он­ные — для пре­дот­вра­щения кор­ро­зии цвет­ных и чер­ных ме­тал­лов (до 1 мас.%);

- про­тивор­жа­вейные — для борьбы с кор­ро­зи­ей в ус­ло­ви­ях крат­ков­ре­мен­но­го и дли­тельно­го хра­нения тех­ни­ки (1…5 мас.%);

- про­тиво­пен­ные — для уменьше­ния склон­ности мас­ла к пе­но­об­ра­зова­нию (до 0,005 мас.%);

- мно­гофун­кци­ональные — для обес­пе­чения нес­кольких фун­кци­ональных свойств: мо­ющих, ан­ти­окис­ли­тельных, про­тиво­из­носных и др. (до 8 мас.%).

При­сад­ки час­то улуч­ша­ют не од­но, а од­новре­мен­но нес­колько свойств мас­ла, нап­ри­мер при­сад­ки ДФ-11, ДБФ, А-22, ВНИ­ИНП-354 улуч­ша­ют про­тиво­из­носные и од­новре­мен­но ан­ти­окис­ли­тельные свойства.

В мас­ла (мо­тор­ные, тран­смис­си­он­ные, гид­равли­чес­кие) мо­гут до­бав­лять ком­по­зицию мно­гофун­кци­ональных при­садок, сос­то­ящую из 4—6 при­садок, или па­кет при­садок до 12 ком­по­нен­тов. До­зиро­вани­ем сба­лан­си­рован­но­го па­кета при­садок (до 12 мас.%) к ба­зово­му мас­лу по­луча­ют мар­ки то­вар­ных ма­сел с раз­ным уров­нем экс­плу­ата­ци­он­ных свойств.

При­сад­ки и па­кеты при­садок к мас­лам мо­гут быть как оте­чест­вен­ных ма­рок, нап­ри­мер Са­мОйл-7311, Са­мОйл-7321, ВДС-941Н, К-47, К-48; пер­спек­тивные — К-471, К-483, К-484, так и за­рубеж­ных.

Сос­тавле­ние ком­по­зиций при­садок яв­ля­ет­ся слож­ным про­цес­сом. Эф­фектив­ность при­садок в ком­по­зиции мо­жет вза­им­но уси­ливаться (си­нер­гизм) или ос­ла­бевать (ан­та­гонизм). Экс­плу­ата­ци­он­ные ка­чес­тва ма­сел мо­гут ухуд­шиться при «не­сов­мести­мос­ти» при­садок.

От­но­сительно но­вым нап­равле­ни­ем в при­мене­нии при­садок к мас­лам яв­ля­ют­ся ан­тифрик­ци­он­ные при­сад­ки, или мо­дифи­като­ры тре­ния (вво­димые до 2 мас.%), сни­жа­ющие ко­эф­фи­ци­ент тре­ния. Они об­ра­зу­ют груп­пу энер­госбе­рега­ющих мо­тор­ных ма­сел, вы­делен­ных в за­рубеж­ной клас­си­фика­ции в от­дельный класс EC (Energy Conserving). В ка­чес­тве мо­дифи­като­ров тре­ния при­меня­ют тон­ко­дис­перги­рован­ные мас­ло­рас­тво­римые ПАВ со­еди­нений раз­личных ме­тал­лов: ме­ди, ни­келя, ко­бальта и ча­ще все­го мо­либ­де­на. Энер­госбе­рега­ющие мас­ла обес­пе­чива­ют в ус­ло­ви­ях экс­плу­ата­ции не­кото­рую эко­номию топ­ли­ва и уменьше­ние из­но­са дви­гате­ля за счет сни­жения по­терь энер­гии на тре­ние.

Мо­тор­ные мас­ла ра­бота­ют в на­ибо­лее тя­желых и неб­ла­гоп­ри­ят­ных ус­ло­ви­ях по срав­не­нию с дру­гими сма­зоч­ны­ми ма­тери­ала­ми.

Тре­бова­ния к ка­чес­тву мо­тор­ных ма­сел в зна­чительной сте­пени оп­ре­деля­ют­ся теп­ло­нап­ря­жен­ностью дви­гате­лей. В дви­гате­ле по тем­пе­ратур­ным ус­ло­ви­ям ра­боты вы­деля­ют вы­соко-, сред­не- и низ­ко­тем­пе­ратур­ную зо­ны.

В вы­соко­тем­пе­ратур­ной зо­не (ка­мера сго­рания, го­лов­ка ци­лин­дров и вер­хняя часть пор­шня) тем­пе­рату­ра рас­ка­лен­ных га­зов до­ходит до 2200°С. При по­пада­нии мас­ла в ка­меру сго­рания про­ис­хо­дит его ис­па­рение, тер­ми­чес­кое раз­ло­жение и сго­рание.

В сред­не­тем­пе­ратур­ной зо­не (пор­шень, пор­шне­вые кольца и па­лец, стен­ки ци­лин­дров) мас­ло под­верга­ет­ся действию тем­пе­рату­ры 280…350°С с об­ра­зова­ни­ем ла­ковых от­ло­жений, наб­лю­да­ет­ся при­гора­ние и зак­ли­нива­ние (за­кок­со­выва­ние) пор­шне­вых ко­лец.

Тем­пе­рату­ра в этих зо­нах дос­ти­га­ет зна­чений, при ко­торых про­ис­хо­дят окис­ле­ние и тер­ми­чес­кое раз­ло­жение тон­кой мас­ля­ной плен­ки, ин­тенсив­ное ис­па­рение и вы­гора­ние мас­ла. Мас­ло, пос­ту­па­ющее для смаз­ки де­талей ЦПГ, до­пол­ни­тельно под­верга­ет­ся воз­действию га­зов, про­рыва­ющих­ся в кар­тер.

В низ­ко­тем­пе­ратур­ной зо­не (га­зорас­пре­дели­тельный ме­ханизм, ко­лен­ча­тый вал, ша­тун­ные и ко­рен­ные под­шипни­ки, кар­тер дви­гате­ля, мас­ло­очис­ти­тельные ус­тройства, мас­ля­ные ра­ди­атор и ма­гис­тра­ли) тем­пе­рату­ра мас­ла в кар­те­ре дви­гате­ля дос­ти­га­ет 110…130°С, в под­шипни­ковых уз­лах до 200°С.

Тем­пе­рату­ра в ша­тун­ных и ко­рен­ных под­шипни­ках ко­лен­ча­того ва­ла су­щес­твен­но ни­же по срав­не­нию с ци­лин­дро­пор­шне­вой груп­пой, но на по­вер­хнос­ти тре­ния действу­ют зна­чительные (до 35 МПа) удельные наг­рузки, ко­торые соз­да­ют тя­желые ус­ло­вия ра­боты мас­ла. Под действи­ем тем­пе­рату­ры и кис­ло­рода воз­ду­ха про­ис­хо­дит окис­ле­ние мас­ла. Про­цесс ус­ко­ря­ет­ся вви­ду ка­тали­тичес­ко­го действия ме­тал­лов вкла­дышей под­шипни­ков. В кар­те­ре дви­гате­ля наб­лю­да­ют­ся про­цес­сы осад­ко­об­ра­зова­ния, а так­же кор­ро­зии, обус­ловлен­ной на­коп­ле­ни­ем кис­лых про­дук­тов. Окис­ле­ние ра­бота­юще­го мас­ла про­ис­хо­дит в объеме при ин­тенсив­ном пе­реме­шива­нии с воз­ду­хом.

Теп­ло­нап­ря­жен­ность ди­зелей по срав­не­нию с бен­зи­новы­ми дви­гате­лями вы­ше и обус­ловле­на раз­ли­чи­ем ра­бочих про­цес­сов.

Для обес­пе­чения на­деж­ной ра­боты сов­ре­мен­ных вы­соко­фор­си­рован­ных дви­гате­лей мо­тор­ные мас­ла дол­жны об­ла­дать вы­соки­ми экс­плу­ата­ци­он­ны­ми свойства­ми.