Моторна олія Вимоги до якості олій
Для сучасних двигунів температура першої поршневої канавки досягає 270...280 0 С, а при наддуві - 300...350 0 С, робоча температура масла в картері знаходиться в межах 50...100 0 С.
Додаткові вимоги до якості олій пояснюються тим, що двигуни експлуатуються в широких межах зміни температури навколишнього повітря, наприклад, у нашій кліматичній зоні від + 30…35 і навіть 40 0 З літом до – 30 …35 і навіть 40 0 С. На Півночі цей розкид температур ще ширший. Виходячи з цього, робочий діапазон моторної олії за температурою дуже широкий – від температури навколишнього повітря до робочої температури олії.
Крім загальних вимог до моторних мастил, пред'являються і додаткові. Наприклад, ущільнювати зазор у сполучених деталях і перш за все в циліндропоршневій групі, мати нейтралізуючі властивості.
Багато функцій та вимог, що пред'являються до моторних масел, взаємопов'язані. Наприклад, відведення тепла від деталей та ущільнення зазорів у їх поєднанні. При поганому ущільненні гази прориваються в картер, порушуючи суцільність олійної плівки, що призводить до перегріву деталей циліндропоршневої групи.
Виходячи з вищесказаного, можна сформулювати такі вимоги до моторного масла, воно повинно:
1. мати в'язкість, що забезпечує надійне мастило двигуна при всіх робочих температурах з найменшими втратами на тертя;
2. мати низькотемпературні властивості для полегшення пуску двигуна в зимовий час;
3. мати хороші миючі та диспергуючі властивості для необхідної чистоти циліндро-поршневої групи та інших деталей;
4. володіти високими протиокислювальними властивостями для гальмування процесів окиснення олії в двигуні та зменшення накопичення продуктів окиснення в олії, що становлять основу длянагару та відкладень;
5. захищати від корозії підшипники з кольорових металів та від іржавлення інші деталі;
6. зменшувати знос деталей;
7. перешкоджати прориву газів з камери згоряння в картер шляхом заповнення зазорів між поршневими кільцями та дзеркалом циліндра. При пуску це покращує компресію, під час роботи зменшує потрапляння продуктів згоряння;
8. не містити токсичних компонентів.
В'язкісно-температурні властивості.В'язкість (внутрішнє тертя) – властивість рідини чинити опір відносному переміщенню шарів.
Розмір в'язкості виявляється у одиницях кінематичної в'язкості сСт (мм 2 /с) чи динамічної в'язкості сПз (Па*с). Переведення одних одиниць до інших здійснюється за формулою:
де n – кінематична в'язкість;
h – динамічна в'язкість;
d – щільність олії.
З підвищення тиску між деталями, що труться, в'язкість масла зростає. Зі зниженням температури в'язкість олії зростає аж до втрати плинності.
Для характеристики в'язких властивостей олії іноді використовують індекс в'язкості (ІВ), що характеризує ступінь зміни в'язкості олії в залежності від температури.
Для визначення ВВ необхідно знати в'язкість олії при 50 0 С та 100 0 С.
Вимоги до в'язкісно-температурних властивостей моторних олій суперечливі. З одного боку, для забезпечення надійного запуску двигуна за низьких температур масло повинно мати невисоку в'язкість, тобто. мати високу рухливість. Це дозволяє домогтися хороших пускових властивостей і прокачування, забезпечити надійне змащення деталей, що труться в момент пуску. З іншого боку, при високих робочих температурах масла, характерних для режимів роботи двигуна, необхідна висока в'язкість масладля запобігання переходу до граничного режиму мастила та підвищення зносу.
Для здійснення надійності пуску вимоги до в'язкісно-температурних властивостей масел регламентовані стандартом, відповідно до якого в'язкість масел для бензинових двигунів повинна бути при 100 0 С не менше 6 мм 2 /с (кінематична), а при - 40 0 С не більше 170 Па *с (динамічна). Олії для дизелів при цих умовах повинно мати в'язкість не менше 8 мм 2 /с і не більше 220 Па * с відповідно. Чим менше в'язкість при негативній температурі, тим при нижчій температурі можна досягти необхідного мінімального числа обертів колінчастого валу і при нижчій температурі запустити двигун.
Всесезонні олії отримують шляхом загущення малов'язкої мінеральної основи полімерною присадкою. Олії, отримані з використанням синтетичних продуктів, перевищують за в'язкісно-температурними властивостями загущені олії:
При одній і тій же в'язкості при позитивних температурах вони мають меншу в'язкість при негативних температурах.
Використання масел, що мають високу в'язкість при робочих температурах, необхідне зниження зносу деталей двигуна. З іншого боку зі збільшенням в'язкості олії підвищуються втрати потужності на тертя, отже, і збільшується витрата палива. Таким чином, вибір в'язкості олії повинен враховувати умови застосування та особливості конструкції двигуна.
Захисні властивості.Якість моторної олії та надійність роботи двигуна різко знижуються за наявності в маслі води, яка може потрапляти в олію при зберіганні та в період експлуатації. Присутність у маслі 1…2 % води у 5 разів підвищує знос циліндро-поршневої групи й у 1,4…1,6 разів знос вкладишів. Крім того, потрапляння води в олію посилюєпіноутворення, що знижує лужне число, призводить до випадання з олії присадок.
Особливу небезпеку є попадання водяної пари і конденсація вологи в двигуні, що знаходиться на тривалому зберіганні. У цей період інтенсивно розвиваються процеси електрохімічної корозії, при якій протікають два сполучені процеси: анодний - перехід металу в розчин у вигляді іонів з залишенням еквівалентної кількості електронів у металі і катодний - асиміляція надлишкових електронів, що з'явилися в металі, яким-небудь деполяризатором (киснем, продуктами окислення) олії). При подальшій експлуатації таких двигунів збільшується зношування їх деталей. Так, знос на 1000 км пробігу для автомобілів тривалого зберігання у вологій атмосфері в порівнянні з автомобілями безперервної експлуатації виявляється більше по циліндрах в 1,5-2 рази, по поршнях в 1,5 рази і по шийках колінчастого валу на 10-15%.
Для захисту двигунів від «іржавлення» у процесі зберігання в моторні олії вводять інгібітори корозії. Залежно від типу використовуваного інгібітора та його концентрації отримують консерваційні, консерваційно-робочі та робітничо-консерваційні олії. Введення в моторне масло інгібіторів корозії не тільки знижує «іржавіння», але й у ряді випадків дозволяє зменшити знос деталей у процесі роботи.
Протипінні властивості.При роботі олії в двигуні створюються сприятливі умови для утворення піни. Цьому сприяє перемішування масла з повітрям внаслідок деталей КШМ, що обертаються, наявність в маслі слідів води і ряду стабілізуючих піну речовин: продуктів окислення масла.
Рясне піноутворення порушує нормальні умови режиму мастила.
Для усунення піноутворення в олію вводять протипінні присадки.
Діяпротипінних присадок полягає в тому, що, будучи сполуками щодо погано розчиняються в оліях, вони знаходяться в основному на поверхнях розділу фази повітря-масло. Внаслідок цього швидкість руйнування піни стає більшою, ніж швидкість її утворення.
Утворення на кордоні повітря-масло бар'єру з молекул присадки створює певні труднощі для проходження кисню всередину олії. Припускають, що ця властивість протипінних присадок підвищує стійкість олії до окиснення.
Піноутворення зменшується з підвищенням температури олії, тому що при цьому в'язкість олії знижується і стійкість піни падає.
Попадання води в олію призводить до збільшення піноутворення: з олії крапельки води починають випаровуватися, призводячи до зародження окремих газових бульбашок, а потім і піни.
Помічено, що найчастіше піноутворення спостерігається в двигунах із «сухим» картером, ніж у двигунах із «мокрим» картером.