CC BY
16
Эксплуатация автомобильного транспорта
УДК 621.89.012
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВА МАСЕЛ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ Утаев С.А., д.ф.т.н., доцент Utaev.s@list.ru
Каршинский государстенный университет, г.Карши, Узбекистан
В данной статье рассматривается вопрос изменения свойства моторных масел двигателей внутреннего сгорания, при различных условиях эксплуатации. Приводится результаты исследований физико-химического анализа масел газовых и дизелных двигателей.
Ключевые слова: абразив, вязкость, двигатель, загрязнение, концентрация, нагар, отложение, органический, полимеризация, процесс
Введение: Под общим понятием загрязнения масла имеется в виду накопление в масле нежелательных примесей, снижающих эксплуатационные свойства масла. Поступающие в масло загрязнения могут быть разделены на растворимые и нерастворимые примеси [1]. Нерастворимые примеси вызывают абразивный износ и нагароотложения в двигателе, а растворимые примеси кислого характера - коррозию.
Основная часть кислых растворимых примесей нейтрализуется присадками. Ввиду важности той роли, которую играют различные виды загрязнений масла, необходимо подробнее остановиться на источниках их образования, составе и закономерностях накопления в масле при работе двигателя [1,2,3,4,5,6,7]. Целью данной исследования является исследования изменения основных свойств моторных масел двигателей внутреннего сгорания при работе на газообразном и дизелном топливе.
Методы исследования: В исследованиях использовались методы базирующиеся на существующие нормативные документы.
Результаты и их обсуждение: Примеси загрязнений, попадающие в двигатель вместе со свежим маслом, образуются при изготовлении масла и накапливаются в нем в процессе транспортирования, хранения и непосредственно при заправке в систему смазки ДВС [13].
Загрязнения моторного масла делятся на органические и неорганические. Частицы органических примесей (размером 2 мкм), такие как продукты неполного сгорания топлива, которые образуются при термическом разложении, окислении и полимеризации масла [13]. К неорганическим загрязнениям относятся: частицы пыли, попавшие в двигатель через систему питания (с воздухом), продукты износа деталей - стружка, абразив (размером 0,5 - 1 мкм), продукты срабатывания зольных присадок в маслах, вода [13]. Накопление нерастворимых примесей в масле происходит как за счет
проникновения сажи, продуктов износа, посторонних веществ извне, так и за счет образования продуктов окисления и термического разложения самого масла.
Схема загрязнения масла при работе двигателя
Рис.1. Схема загрязнения масла
Способность масла противостоять взаимодействию с кислородом называется устойчивостью к окислению или термоокислительной способностью.
Окисление масел, которые являются смесью много сотен углеводородов различного строения, представляет собой весьма сложный процесс. Этот процесс наиболее полно был изучен Н.И. Черножуковым и С. Э. Крейном [6], а также другими исследователями. Установлено, что первыми промежуточными продуктами окисления углеводородов являются перекиси. Перекиси - это нестойкие кислородные соединения, которые затем превращаются в кислоты и оксикислоты.
Как указывает С.Э. Крейн [6], наиболее вредными продуктами окисления с точки зрения эксплуатации двигателя являются оксикислоты и ас-фальтены, так как будучи нерастворимы в масле и обладая значительной липкостью, они прочно удерживаются на металле, забивая кольцевые канавки и вызывая пригорание поршневых колец.
При работе изношенного двигателя скорость загрязнения масла увеличивается за счет большего прорыва продуктов сгорания через поршневое кольцо. Все это подтверждает ведущую роль топлива в процессе загрязнения масла.
Другим неизбежным источником загрязнения масла являются продукты износа деталей двигателя (железо, алюминий, медь, свинец, хром и. др.). Металлические продукты износа частично растворяются в масле, образуя соединения типа мыл, а частично остаются в виде нерастворимых коллоидных частиц. В результате попадания в масло металлических частиц возрастает неорганическая часть нерастворимых примесей и повышается зольность масла. Повышение неорганических частиц нерастворимых примесей в масле происходит также и за счет распада металлосодержащих присадок, вводимых в масло или топливо.
Низкомолекулярные органические кислоты также легко растворимы в масле. В таблице 1 показаны основные источники загрязнения масла и состав продуктов загрязнения.
Таблица1.
Основные источники загрязнения масла и состав продуктов загрязнения.
Источник загрязнения Характеристики загрязнения
Наименование Химический состав
Двигатель Продукты износа Fe, Al, Cu ,Pb, Cr и др.
Топливо Топливо и продукты неполного сгорания Сажа (углерод), окислы серы, вода, топливо
Масло Продукты окисления и полимеризации Оксикислоты, смолы, асфальтены, карбены и карбоиды, мономеры и полимеры оксикарбоновых кислот и др.
Продукты взаимодействия и разложения присадки Ва, Са, Zn их соли и металлоорга-нические соединения
Окружающая среда Пыль, песок, вода AlO3, SiO2 и алюмосиликаты различного состава и вода
Дисперсионный анализ масла показал наличие в нем крупных (3-4 мк), средних (0,8-1,5 мк) и мелкие (0,4-0,8 мк) частиц; причем число средних частиц составляет 85-90 % от общего числа частиц [7]. Как указывает А.Б. Виппер [14], по мере роста теплонапряженности двигателя происходит некоторое увеличение среднего размера частиц загрязнений.
Были проведены исследование для оценки основных характеристик моторных масел двигателей работающих на газообразном и дизельном топливе.
Физико-химические показатели определялись в лабораторных условиях по стандартной методике. При исследовани были отобраны пробы мотор-
ных масел тракторов, работающих на дизельном и на газообразном топливе.
Анализы показывают, что в отработанных маслах, сливаемых из двигателей при проведении ТО-2 практически все показатели превышает нормы ТУ. Щелочное число уменьшается в зависимости от продолжения работы двигателя.
Анализы масел выполнены в аттестованной лаборатории при наличии современных приборов для контроля качества масла двигателей.
Результаты исследований показывают, что за всю продолжительность работы газового двигателя, помимо дизеля, изменения вязкости находилось в пределах допустимых значений.
Щелочное число масла газового двигателя, также в 1,5 раз выше, чем в пробе масла работающего на дизельном топливе. Щелочное число в пробах, отработанных масел изменяется в пределах от 2,24 до 1,51, что свидетельствует об аварийном состоянии отработанного масла. Результаты анализов щелочного числа исследуемых моторных масел показывают, что оно при работе двигателя на газообразном топливе снизилась в среднем с 6 до 2,24 мг КОН/г, а при работе на дизельном топливе с 6 до 1,51 мг КОН/г т.е. ниже допустимого уровня. Содержание механических примесей в работающем масле возрастают в зависимости от продолжительности работы и условия эксплуатации двигателя. По результатом исследований выявлено, что, основная доля выхода продуктов износа приходится на железо 26,0 %, на кальций 24,64 %, магний 2,86 %, алюминий-16,24%, натрий 16,8%, калий 6,16%.
Выводы: Следует обратить внимание на высокое содержание вышепе-речесленных элементов, что, вероятно, все обусловлено наличием в масле присадок. Установлено, что содержание механических примесей в образцах масла двигателя, работавшего на газообразном топливе меньше, чем в образцах масла двигателя, работавшего на дизельном топливе.
Список литературы
1. Венцель С.В. Применение смазочных масел в автомобильных и трактор ных двигателях. -М.: Химия. 1985.
2. Венцель С.В., Миронов Е.А. // Химия и технология топлив и масел. - 1987. - № 2. - с. 16-18.
3. Верещагин В.И. Метод контроля качества работающих моторных масел/ В.И. Верещагин, А. В. Берко, Ю.Ф. Кайзер, А.В. Кузьменко // Интерстрой-мех-2009: материалы Междунар. науч.-тех. конференции // Кырг. гос. ун-т строит-ва, трансп. и архит. -Бишкек, 2009. - С. 335 - 339.
4. Верещагин В.И. Влияние процессов старения моторного масла Яауепо1 УБ1 5'^40 БМ/СБ на его противоизносные свойства. / В.И. Верещагин, Б.И. Ковальский, М.М. Рунда, В.Г. Шрам, А.В. Берко. Вестник Кузбасского технического университета. №5, (99),2013. - с.91-97.
5. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Долецкий В.А. Качество моторного масла и надежность двигателей. -М.: Издательство Стандартов 1981
6. Крейн С.Э. // Химия и технология топлив и масел, 1976, № 3, с. 25.
7. Морозов Г. А., Арциомов О.М. Очистка масел в дизелях. -Л.:Машиностро- ение, 1971
8.Остриков В.В., Клейменов О.А., Тупотилов Н.Н., Шелохвостов В.П., Корнев А.Ю. Повышение эффективности использования смазочных материалов в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники [Текст]. Воронеж: Истоки, 2008. 160 с.
9. Остриков В.В., Уханов А.П., Клейменов О.А., Сафаров К.У., Нагорнов С.А., Про-хоренков В. Д. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости [Текст]. Ульяновск: УГСХА, 2009. 576 с.
10. Остриков В.В., Тупотилов Н.Н., "Добавки для продления сроков эксплуатации смазочных масел [Текст], //" Сельский механизатор, № 2, 2009.
С. 26-27.
11. Остриков В.В., Бусин И.В., Попов С.Ю., "Определение содержания антиокислительной присадки в работающем моторном масле [Текст],"
//Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 1, 2012.С. 25-26
12. Остриков В.В., Белогорский В.В., "Смазочные масла и контроль их качест-ва[Текст]," //Техника в сельском хозяйстве, № 2, 2007. С. 40-41.
13. Попов С.Ю. Повышение эксплуатационных свойств ремонтно- восстано- витель-ных составов при их использование в двигателях внутреннего сгора- ния //дисс. канд. тех. наук. Тамбов 2014 с 179
14. Утаев С.А. Закономерности накопления загрязняющих примесей мотор- ных масел в процессе эксплуатации двигателей. //Научно-практический журнал Современные материалы, техника и технологии №2 (5) 2016.
15.Утаев С. А. Mathematical modeling of the change of pollution concentration and alkalinity with the continuous input of tribomechanical stabilizers into motor oils of gas engines // Journal of Earth and Environmental Science 868. (2021)
16. Чудиновских А. Л. Разработка научных основ химмотологической оцен- ки автомобильных моторных масел: дис. докт.тех.наук: 05.17.07/ М.,2016. С. 14-35
Utaev. S.A. associate professor
Utaev.s@list.ru
Karshi state university
STUDY OF CHANGES IN PROPERTIES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE OILS UNDER DIFFERENT OPERATING CONDITIONS
Abstract: This article discusses the issue of changing the properties of motor oils of internal combustion engines under various operating conditions. The results of studies of the physico-chemical analysis of oils for gas and diesel engines are presented.
Key words: abrasive, viscosity, engine, pollution, concentration, soot, deposition, organic, polymerization, process
