Противопенные свойства масел. 2 страница

по результатам моторных испытаний. Лабораторный метод определения

моющих свойств масел осуществляется на приборе, который представляет

собой одноцилиндровую установку с кривошипно-шатунным механизмом,

приводимым от электрического двигателя (рис. 7.12).

Моющие свойства оцениваются по лаку в баллах, образовавше-

муся на боковой поверхности поршня после его двухчасовой работы

в лабораторной установке, в которую залито 250 мл масла, подогре-

того до 125±1°С.

Для определения количества баллов поршень вынимают из ус-

тановки, и моющие свойства определяют по лаковым отложениям на

поршне, сравнивая его с цветной эталонной шкалой, составленной из

семи эталонных поршней. Чистый поршень имеет 0 баллов, а с наи-

Рис. 7.12. Схема установки для опреде-

ления моющих свойств масел:

1 – подогреватель воздуха; 2 – подогрева-

тель двигателя; 3 двигатель; 4 – испытуе-

мое масло

большими отложениями ла-

ка 6 баллов.

Нагар – это твердая уг-

леродистая масса с прочной

шероховатой поверхностью

черного цвета, образующая-

ся в камере сгорания, где

температура более 2000°С.

По структуре нагар может

быть монолитным, пластич-

ным и рыхлым. Химический

состав его зависит как от ка-

чества масла и топлива, так

и от режима работы двига-

теля, запыленности воздуха,

наличия и характера приса-

док и т. д. Основными эле-

ментами, образующими на-

гар, являются углерод – до

75 %, кислород – 20 % и во-

дород – 5 %.

Нагар образуется из

масла, попадающего в каме-

ру сгорания в результате насосного действия поршневых колец. Часть

масла испаряется и сгорает вместе с топливом, а часть покрывает го-

рячие днище и верхний поясок поршня, стенки камеры сгорания, све-

чи зажигания и форсунки. Вначале это слой густой смолистой массы,

который, постепенно обугливаясь, превращается в нагар.

Температура деталей покрытых слоем нагара, тем выше чем

толще слой нагара. В случае повышения теплового режима работы

двигателя и температуры его деталей часть нагара выгорает, и толщи-

на его уменьшается. При снижении теплового режима работы двигате-

ля толщина слоя нагара будет увеличиваться. Равновесное состояние

нагарообразования наступает примерно через 10–15 тыс. км пробега.

При применении высокозольных масел с содержанием золы более

1,5 % зольные отложения не успевают выгорать и могут вызывать пе-

регрев и даже прогорание поршней двигателя. И наоборот, примене-

ние масел с содержанием золы менее 0,8 % после достижения опреде-

ленной толщины дальнейшее нагарообразование прекращается, так

как соприкасающиеся с нагаром горючие частицы масла будут сгорать

без первоначального образования лаковой пленки, а на поверхности,

лишенной связующей среды, частицы нагара не могут удержаться.

7.6.4. Показатели свойства масла,

влияющие на коррозионный износ деталей

Во время работы двигателя первоначальные качества масла ухуд-

шаются и создаются условия для коррозионного износа его деталей.

Среди причин изменения первоначальных качеств масла следует отме-

тить, прежде всего, высокие температуры, давление. В маслах происхо-

дит накопление химически активных и коррозионно-агрессивных ве-

ществ. Одни из них были привнесены в масло вместе с присадками для

создания хемосорбированных граничных пленок, другие образовались

в масле в процессе работы двигателя, среди них органические или наф-

теновые, а также водорастворимые кислоты и щелочи.

Органические кислоты образуются из продуктов окисления

масла и представляют опасность для деталей из цветных металлов. К

таким деталям, прежде всего, относятся вкладыши коленчатого вала.

Органические кислоты образуют на поверхности вкладышей местные

раковины "оспины", впоследствии перерастающие в сплошные уча-

стки с разрушенной поверхностью. Интенсивность коррозии зависит

от вида и концентрации органических кислот и резко возрастает при

наличии даже небольшого количества воды в масле.

Разрушительное действие моторного масла может быть умень-

шено нейтрализацией образующихся в нем кислых продуктов за счет

введения в масло высокощелочных присадок, обеспечивающих защи-

ту масла в процессе всей его работы. Кроме того, для замедления про-

цесса образования органических кислот в масло вводят противоокис-

лительные и другие присадки, разрушающие гидроперекиси и пре-

вращающие активные радикалы в неактивное состояние. Все эти при-

садки замедляют процесс окисления и создают на металле защитные

пленки, тем самым снижают каталитическое влияние металла на

окисляемость масла.

Водорастворимые кислоты и щелочи одинаково опасны для дета-

лей, как из цветных, так и черных металлов. Содержание водораствори-

мых кислот и щелочей в маслах не допускается. В маслах с присадками

допускается слабая щелочная реакция. Однако за счет положительного

влияния присадки такое масло не вызывает повышенного износа деталей.

Водорастворимые кислоты образуются в процессе работы дви-

гателя из оксидов серы и азота. Оксид серы получается при сгорании

имеющихся в топливе сернистых соединений, а оксид азота в резуль-

тате окисления атмосферного азота в камере сгорания двигателя.

Для оценки коррозионных свойств масел в стандартах или тех-

нических условиях предусмотрены соответствующие показатели: ще-

лочное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, кор-

розионность свинцовых, медных или стальных пластинок.

Щелочное число характеризует защитные свойства масла, что осо-

бенно важно при работе двигателя Дизеля на сернистом дизельном топ-

ливе. Щелочное число определяется количеством едкого калия (в милли-

граммах), эквивалентным количеству соляной кислоты, израсходованной

на нейтрализацию всех сильных оснований, содержащихся в 1 г анализи-

руемого масла. Щелочное число выражается в мг КОН на 1 г масла.

В процессе эксплуатации щелочные свойства масла уменьшают-

ся, поэтому признаком, свидетельствующим о необходимости замены

масла, является уменьшение его щелочных свойств.

Коррозионность определяется по потере массы свинцовой пла-

стинки (г/м2) при попеременном погружении ее в моторное масло, на-

гретое до температуры 140°С в течение 10 часов. Этот метод учитывает

влияние так называемых потенциальных кислот, которые могут образо-

ваться в процессе испытаний в результате контакта масла с воздухом.

Коррозионные свойства трансмиссионных масел определяются

погружением в масло, нагретое до температуры 100°С, на 3 часа мед-

ных и стальных пластинок, на которых после испытания не должно

быть точек и пятен.

Сера в трансмиссионных маслах является полезным элементом,

она повышает прочность хемосорбированных граничных пленок. В

моторных маслах сера вызывает коррозию деталей, поэтому ее со-

держание в этих маслах ограничивается.

Водородный показатель рН указывает на характер среды масла, слу-

жит количественной характеристикой их кислотности. При значениях

рН = 6–7 – среда нейтральная, от 4 до 6–7 – слабокислая, от 0 до 3 – сильно-

кислая, от 6 – 7 до 10 – слабощелочная, от 11 до 14 сильнощелочная.

7.6.5. Контрольные показатели, дополнительно

характеризующие качество масла

К контрольным показателям относятся: зольность; содержание

механических примесей; содержание воды, бария, кальция, цинка, се-

ры; температура вспышки; плотность и некоторые другие показатели.

Зольность масел в общем случае повышает износ деталей дви-

гателя и способствует нагарообразованию. Однако в маслах с присад-

ками за счет содержания в них растворимых солей зольность его уве-

личивается, но не влияет на износ деталей, поскольку эта зола не об-

ладает абразивными свойствами. Для современных масел ограничи-

вается сульфатная зольность, определяемая в процентах.

Содержание механических примесей в маслах без присадки не до-

пускается, а в маслах с присадками ограничивается. В свежих маслах

механическими примесями могут быть только песок и пыль, а в рабо-

тавших маслах кроме песка и пыли содержатся нерастворимые продук-

ты износа двигателя и старения масла. Они увеличивают износ деталей,

нагарообразование, засоряют масляные фильтры и маслопроводы.

Содержание воды в маслах допускается только в виде следов.

Вода в масле способствует насыщению его газами и вызывает обра-

зование пены. В результате в масле может оказаться до 25 % газа по

объему. Пена ухудшает прокачиваемость масла и условия смазки

трущихся деталей, способствует образованию осадков, вызывает кор-

розию деталей, разрушает и вымывает присадки.

Температура вспышки характеризует огнеопасность масел и

расход его на угар. Лучшими эксплуатационными свойствами, при

прочих равных условиях, обладают масла с более высокой темпера-

турой вспышки, так как в них меньше легкоиспаряющихся углеводо-

родов, следовательно, будет меньше эксплуатационный расход масла.

7.7. Ассортимент и индексация моторных масел

До 1950 г. в нашей стране автомобильные масла классифициро-

вались только по кинематической вязкости, определенной при 100°С.

С 1950 г. в классификацию ввели классификационные признаки:

тип двигателя (А – для автомобильных карбюраторных двигателей, Д

– для двигателя Дизеля), способ очистки (С – селективный, К – ки-

слотно-щелочной) и вязкость (цифрами указывалась кинематическая

вязкость при 100°С, мм2/с). Например, широко распространенные

масла тех лет АС-6 и АС-8 расшифровывались как А – масло для ав-

томобильных карбюраторных двигателей, С – селективной очистки с

вязкостью 6 или 8 сСт при 100°С, масло АКЗп-6 как: А – масло для

автомобильных карбюраторных двигателей, К – кислотно-щелочной

очистки, "З" – загущенное, с "п" – присадками, вязкостью 6 сСт при

100°С, масло Дп-8 как: Д – масло для двигателя Дизеля с "п" присад-

ками вязкостью 8 сСт при 100°С.

Однако такое разделение на А и Д оказалось весьма условным,

так как современные высокофорсированные карбюраторные двигате-

ли предъявляют к маслу требования, близкие к требованиям двигате-

лей Дизеля, а способ очистки масла никакой эксплуатационной ин-

формации вообще не несет.

С 1 января 1974 г. введен в действие стандарт – ГОСТ 17479–72.

"Масла моторные. Классификация" для всех видов двигателей внут-

реннего сгорания (за исключением авиационных). Позже он был пе-

ресмотрен и в редакции 1998 г. обозначается как ГОСТ 17.479.1. Со-

гласно этому ГОСТу в основу классификации и индексации мотор-

ных масел положены два эксплуатационных показателя, это, прежде

всего, вязкость, которая позволяет ответить на вопрос, когда можно

применять масло (летом, зимой или всесезонно), и уровень качества,

который позволяет ответить, в каком двигателе можно применять это

масло.

Аналогичный принцип заложен в классификации и индексации

масел зарубежных производителей. В этом отношении наша система

классификации и индексации не лучше и не хуже другой системы,

принятой во всем мире.

Прежде в мире существовало множество видов индексации мо-

торных масел, но экспорт и импорт автомобилей, смазочных мате-

риалов заставил отказаться от этой многовариантности и перейти к

единой системе маркировки масел.

7.7.1. Российская индексация моторных масел

Все отечественные масла по уровню качества были разделены на 6

групп, каждой из которых была определена своя область применения.

А – нефорсированные бензиновые и дизельные двигатели.

Б; Б1 – малофорсированные бензиновые двигатели, работающие

в условиях, способствующих образованию высокотемпературных от-

ложений и коррозии подшипников.

Б2 – малофорсированные дизельные двигатели.

В; В1 – среднефорсированные бензиновые двигатели, работаю-

щие в условиях, способствующих окислению масла и образованию

всех видов отложений.

В2 – среднефорсированные дизельные двигатели, предъявляю-

щие повышенные требования к антикоррозионным и противоизнос-

ным свойствам масел, а также склонности к образованию высокотем-

пературных отложений.

Г; Г1 – высокофорсированные бензиновые двигатели, работаю-

щие в тяжелых условиях, способствующих окислению масла и обра-

зованию всех видов отложений, коррозии и ржавлению.

Г2 – высокофорсированные дизельные двигатели без наддува

или с умеренным наддувом, работающие в условиях, способствую-

щих образованию высокотемпературных отложений.

Д; Д1 – высокофорсированные бензиновые двигатели, работаю-

щие в эксплуатационных условиях, более тяжелых, чем для масел груп-

пы Г1.

Д2 – высокофорсированные дизельные двигатели с наддувом,

работающие в тяжелых эксплуатационных условиях, или когда при-

меняемое топливо требует использования масел с высокой нейтрали-

зующей способностью, антикоррозионными и противоизносными

свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложе-

ний.

Е; Е1 – высокофорсированные бензиновые и дизельные двигате-

ли, работающие в эксплуатационных условиях, более тяжелых, чем

для масел группы Д1 Д2.

Е2 – высокофорсированные бензиновые и дизельные двигатели,

работающие в эксплуатационных условиях, более тяжелых, чем для

масел группы Д1 Д2. Масла, отличающиеся повышенной дисперги-

рующей способностью, лучшими противоизносными свойствами.

Масла групп Б, В, Г и Д, не имеющие цифрового индекса 1 или

2, являются универсальными и предназначены как для бензиновых,

так и для дизельных двигателей.

Масла групп Е с любым индексом являются универсальными и

предназначены как для бензиновых, так и для дизельных двигателей.

По уровню вязкости предусмотрено семь летних классов с преде-

лами от 6 до 20 мм2/с при 100°С (6; 8; 10; 12; 14; 16 и 20 ± 0,5 мм2/с), а

для зимних масел четыре класса 3з; 4з; 5з; 6з с нормированной вязкостью

при –18°С.

Таким образом, маркировка отечественных масел состоит из бу-

квенных и цифровых индексов. Например, маркировка М-8В1 указы-

вает, что это масло моторное (буква М), предназначено для средне-

форсированных карбюраторных двигателей (буква В1) с уровнем вяз-

кости 8 мм2/с при 100 ° С (цифра 8).

В маркировке масел дополнительно могут встречаться и другие

индексы. Например (М-8Г2к) или (М-10Г2к), где буква "к" указывает

на то, что это масло предназначено для двигателей автомобиля

"КамАЗ", (М-8Г1и) буква "и" указывает на то, что в масле использо-

вана импортная присадка.

В маркировке загущенных всесезонных масел класс вязкости

имеет дробную структуру, поскольку для этих масел стандарт норми-

рует вязкость при 100°С и при –18°С, например 3з/8; 4з/6; 4з/8; 4з/10;

5з/10; 5з/12; 5з/14; 6з/10; 6з/12 и 6з/14. Первая цифра 3, 4, 5 или 6 опре-

деляет класс вязкости масла при температуре –18°С, а цифры после

знака дроби 6, 8, 10, 12, 14 указывают вязкость при 100°С.

Полная маркировка загущенных (всесезонных) масел, например

масло М-6з/10Г1, прочтется как масло моторное (буква М), предна-

значено для высокофорсированных карбюраторных двигателей (бук-

ва Г1) с уровнем вязкости при – 18°С 6000 мм2/с (цифра 6з) и вязко-

стью 10 мм2/с при 100°С (цифра 10) (табл. 7.2).

В мировую систему индексации моторных масел также два

классификационных признака: вязкость и качество.

Вязкость определяется и указывается по методике, разработанной

американским Обществом автомобильных инженеров (S ociety of A uto-

motive E ngineers), сокращенно SАЕ. Поэтому буквы SАЕ обозначают,

что последующие за ними цифры характеризуют только вязкость данно-

го масла.

Класс вязкости по ГОСТ 17.479.1 Вязкость кинематическая о при температуре 100 С Вязкость кинематиче- ская при температуре - о 2 18 С, мм /с(сСт), не более не менее не более 3з 3,8 ---   4з 4,1 ---   5з 5,6 ---   6з 5,6 ---     5,6 7,0 ---   7,0 9,3 ---   9,3 11,5 ---   11,5 12,5 ---   12,5 14,5 ---   14,5 16,3 ---   16,3 21,9 ---   21,9 26,1 --- 3з/8 7,0 9,5   4з/6 5,6 7,0   4з/8 7,0 9,3   4з/10 9,3 11,5   5з/10 9,3 11,5   5з/12 11,5 12,5   5з/14 11,5 13,0   6з/10 9,3 11,5   6з/12 11,5 12,5   6з/14 12,5 14,5   6з/16 14,5 16,3

Таблица 7.2

Классы вязкости моторных масел

7.7.2. Мировая система индексации моторных масел

В обозначении зимних масел после цифрового индекса ставится

буква W (winter – зима) (например SАЕ 5W), у летних масел никакой бу-

квы нет (например SАЕ 20). Нормы вязкости и принятые обозначения

зимних и летних сортов моторных масел приведены в табл. 7.3.

Всесезонные сорта масел представляют собой соответствующие

маркировке зимние сорта масел с загущивающей присадкой, которая не

допускает разжижения масла при высокой температуре. На холоде за-

густитель не действует, а чем сильнее нагревается масло, тем сильнее

проявляется действие загустителя. Таким образом, на морозе двигатель

запускается как на зимнем масле, а в рабочем диапазоне температур

масло ведет себя как летнее. Эти свойства непосредственно отражены в

маркировке вязкости всесезонных масел, по существу это две марки-

ровки, написанные через черточку. После букв SАЕ сначала следует

Класс вязкости 5W 10W 15W 20W         о Температура замерзания, С (динамическая вязкость 30000 сП) -30 -25 -20 -15 --- --- --- --- Динамическая вязкость, сП, о при температуре, С (в скобках) (-25) (-20) (-15) (-10) --- --- --- --- Кинематическая вязкость, сСт, о при температуре 100 С не менее не более 3,8 --- 4,1 --- 5,6 --- 5,6 --- 5,6 9,3 9,3 12,5 12,5 16,3 16,3 21,9

Группа по SAE 5W-30 5W-40 5W-50 10W-30 10W-40 10W-50 Температура окружающей о среды, С От-30 до+20 От-30 до+35 От-30 до+45 От-25 до+30 От-25 до+35 От-25 до+45 Группа по SAE 15W-30 15W-40 15W-50 20W-30 20W-40   Температура окружающей о среды, С От-20 до+35 От-20 до+45 От-20 до+45 От-15 до+40 От-15 до+45

зимний (так ведет себя масло на холоде), а затем – летний (так ведет се-