CC BY
106
УДК 662.753
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МОТОРНОГО МАСЛА ПРИ ПОПАДАНИИ ТОПЛИВА
К В. Гринчснкс. С В. Ксрнссв . Р. В. Буравкнн2
1 Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия ~ЛЛС «Сургутнефтегаз».. г. Сургут, Россия
Липотвция Количество машин а мире па сегодняшний лспь провисало миллиард. Большая пасть о качестве топлива используют бензин или дизель, ¡1 з качестве смазывающего материала з двигателе используют моторное масло. Неправильная эксплуатация машины или использование некачественных деталей ведут к попаданию топлива в картер двигателя. В данной работе мы рассмотрим влияние попадания топлпн.1 я масла С помощью ынкпзнметра и ИК-спектрометра определена яяякость п наличие ирид^кюь окислении в пробах масла сразличным ирицешным содержанием юи.шьа. После проведении опытов выяснилось, что вязкость масла линейно падает, а содержание продуктов окисления возрастает.
Ключевые аова: .наело, топливо, вязкость, продукты окисления.
1. ЪВЕДЕНИЕ
От свойств моторных масел зависят срок п качество раэоты всех двнжущгссся элементов в двигателе Про блеме опенки состэянкя работающих мстсрных масел в настоящее зремя в развитых странах мира уделяется особое внимание. Изменение свойств масел позволяет оперативно, достоверно я своевременно оценивать работоспособность систем двигателя знутреннего сгорания С^ВС). При работе ДБС' свойства исторных масел изменяются: происходит загрязнение их механическими примесями. охлаждающей жидкостью, проектами износа дегален и ио^анил юхилва накапливаю хсл рачворимыс и взвешенные иродумы окисленил. В двшаимххх нанбэлее заметные изменения качества работающих масел вызваны процессами екнеления и термического распада углсводородоз мае сл. Особенно существенное изменение служеоных свойств масел наблюдается е период осенне-зимней эксплуатации ЛВС вследствие ужесточения режимов его рабэты. Служебные свойства работающих масел оцениваются рядом параметров, контролируемых различными методами. К числу таких параметров относят: кинематическую вязкость, содержание механических примесей, щелочное и кислотное число, зольность, содержание топлива, охлаждающей жидкости, общую 1агряэпеш:остъ масла персстворпмымп про дуктами. водородный показатель рИ и т.д 111.
П.Теоретичесхая часть
В данной работе рассматривается влияние попадания топлива в моторное масло на его свойства.
Основными причинами иошданил автомобильного бензина а моторное масло кри эксплуатации автомобиля являются:
1. Неполное сгорание топлива в результате неисправностей цнлиндропоршневон группы н газораспределительного механизма (потеря компрессии из-за залегания поршневых колец, неплолнон посадки клапанов), системы зажигания (неисправности свечей зажигания, катушек зажигания), системы подачи топлива (неисправности форсунок) двигателя:.
2. Неполное сгорание топлива в результате применения некачественного топлива.
Поскольку тяжелые углеводороды испаряются в камере сгорания двигателя не полностью, то. оставаясь в капельно-жидком состоянии, они могут проникать через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами в картер двигателя, что приводит к разбавлению моторного масла бензином.
Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра, смывают смазочную пленку, разжижают масло и увеличивают износ цилиндр опоршневой группы двигателя. Несгоревшее топливо осаждается также на поверхностях камеры сгорания н поршней в виде нагара, который инициирует детонационное сгорание.
3. Частые холодные запуски и поездки на непоогрелом двигателе на короткие расстояния способствуют по-пядянгто топ.тшйя и моторное масло
При пуске холодного двигателя автомобиля ш-за недостаточного испарения топтнва и усиленного оседания его на холодных стенках двигателя возникают конденсационные потери бензина Рабочая смесь становится бедной. Чтобы компенсировать это и облегчить пуск холодного двигателя, производится впрыск дополнительного топлива, количество которого зависит от температуры окружающего воздуха и температуры силового агрегата. Обогащение смеси при пуске холодного двигателя приводит к падению коэффициента избытка воздуха ниже единицы. Низкая температура деталей двигателя приводит к конденсации на стенках цилиндре и попаданию в поддон картера не только неиспарившегося бензина, но и воды, выделяющейся в больших количествах при сгорании топлива.
4. Дииельнан работ дишапмл на минимальных оборотах хо.юсюю хода, что характерно дня юродских условий движения.
При работе двигателя на холостом ходу, чтобы обеспечить устойчивую работу* двигателя на минимальных оборотах. Олок управления двигателя увеличивает время открытия форсунок, ооогащая топливную смесь.
Учитывая, что температура масла в поддоне двигателя обычно не превышает 100-120°С. а температура конца кипения автэмобильного бензина достигает 1$5...205°С. все топливо даже через продолжительное время из поддона картера двигателя не испарится.
При работе двигателя, особенно при наличии одной из перечисленных выше причин, лолливо через зазоры между поршневыми кольцами и сленкамн цилиндров попадаел в поддон карлера и непосредственно в масло.
Процесс накопления автомобильного бензина в моторном масле ускоряелся при наложении нескольких причин. например, 2иЗ?2н4.1иЗн л.д.
При элом происходят процессы понижения вязкости смазочного материала, окисления присадок и базового масла, испарения бензина из масла, накопления низкотемпературного шлама, колорый образуется в двигателе при низких температурах, процессы конденсации при взаимодействии картерных газов, содержащих остатки топ.тпття и води г мяслом И сё что способствует ускоренному срабятьтвяното присядок и ухудшению свойств самогс смазочного материала [2].
Вязкость являелся одним из наиболее важных свойслв масла. Молорное масло должно эффективно прокачиваться по масляным каналам и оЗеспечшать разделение поверхностей трения, создавать масляную пленку нужной толщины между этими поверхностями. При недостаточной толщине масляной пленки или ее олсулслвни возможно возникновение контактов металл-металл, н. как следслвие. повышенный износ н задиры (рнс.1)? а также сваривание поверхностей (рис. 2). При рассмотрении поверхностей под микроскопом явно видны слон наплыва мелалла (рис. 3). В реальной жизни, например это приводит к так называемым «проворачиванию вкладышей и прихвалам цилиндров», а тгкже разрушениям подшипниковых узлов и шеслерней.
Индекс вязкосли (ИВ) — эло олносительная величина, показывающая слепень изменения вязкости масла в пределах от 40 до 100 градусов Цельсия и определяющая пологость кривой кинематической вязкости от температуры. Масло с более высоким индексом вязкосли имеет лучшую лекучесль при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателе. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некоторых гидравлических масел (жидкостей) [3].
Рис.1. Шестерня посте работы с недостаточным смазыванием зубьев
Риг ? Свярнвани? поверхностей
Рнс. 3. Поверхность внутреннего кольца подшипника под микроскопом
Также попадание топлива в масло вызывает образование сгусткоз сажи и ах осаждение. íto приводит к образованию шлама, отложений, ограничению скорости потока масла и блокированию фильтров. Также продукты окисления топлнв реагируют с присадками в масле, вызывая их осалденне. что также приводит к уменьшению сроки работы двигателя.
Ш. Проведение эксперимента
В данной работе рассматривается влияние различных массовых долей бензина (1— 5%) на изменение свойств моторных масел. Бензин выпаривали на лабораторной установке при Т=110°С: что соответствует температуре рабочего масла, поскольку именно легкие фракции топлива выпариваются из масла. В качестве масла для эксперимента мы бргли BP Visco 5000 5w30 н Sbell Telus 5w30.
Пробы с топливом, а также ли croe масло проверялось на ИК-спектрометре (рнс. 4) на изменение количества продуктов окисления в масле, а также на вискозиметре (рис. 5) для получения вязкости при Т-4С°С и Т-100°С.
Риг 5 Р.нгкошметр ТТТтабингеря ЯУМЗООО Методика проведения экспериментов:
1. Выпаривание бензина АИ-95 при 110°С для получения остаточной фракции;
2. Введение в пробы моторного масла топлива (1 5%);
3. На автовискозиметре Штабингера измерение кинематической вязкости проб;
4. На ИК-сиекфомпре измерение изменение массовых долей иродукюи окисления а объеме 1.роб.
1УРЕЗУЛЫАШ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Резу.тьтаты экспериментов представленыв табл. 1 и 2. Для визуального отображения данных таблиц построены графики пс кинематической вязкости (рис. 6)и по наличию в маслах продуктов окисления (рис. 7. рис. 8).
ТАБЛИЦА 1 ВЯЗКОС ТЬ ОБРАЗЦОВ
Массовая доля топлива в масле Масло ~ '-------- 0% 1% 2% 3% 4% 5%
ВР У.ьсо 5000 5ч-30 Вязкость при 103°С 11.861 11.586 11.296 11.014 10.743 10.482
Вязкость при 40°С 69.946 67.276 64.537 62.08 59.554 57.378
Индекс вязкости 166.4 1681 170 171.3 173.2 174.5
$11е11 Те1ш Вязкость при 103°С 12.423 12.111 11.833 11.536 11.259 Ю.Р64
Вязкость при 40°С 75.329 72.321 69.597 66.729 63.924 61.211
Индекс вязкости 163.8 165 3 166.8 168.6 171 173
■ Вязкость 1G0C Shell Helix 5w30
■ВязчостьЮОСВР Visco 5w.30
12 3 4
Массовая доля топлива в масле, '/о
Рис. 6. Кинематическая вязкость масел
Аппроксимация -экспериментальных данных изуекения иязьогтн cvpch от массовой доли топлива r масле имеет практически иденшчшсй вид.
у = -0,2773х + 12,134для В? Visco 5000 5w30 и у - -0,2899х i 12,702для Shell Tclus 5w30 где х - массовая доля топлива в маоге; у - ьяашсть кинематическая исслсд^саюш образца.
ТАБЛИЦА 2
СОДЕРЖАНИЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ В МОТОРНОМ МАСЛЕ
Массовая доля доплнва в масле Масло ^^ 0% 1% 2% За/о 4% 5%
Продукты окисления в BP Visco 5000 5w30, в массовой доли 0.022212 0.022373 0.022864 0.023424 0.023Р75 0.024341
Продукты окисления в Shell Telus 5w30, в массозон доли 0 00066Q ООПГ567 0 00^148 0 0045Я8 0 006Я47 0 008473
■BP ViiCu 5ООО 5 v/30
0 12 3 4 5
РЛассовая доля топлива в масле, % Содержание продуктов экислекия в масле BP Visco 5000 5w30
-Shell Telus Sw30
и i г з a Массовая деля топлива в масле, %
Рис, 8. Содержание продуктов окисления в масле Shell Telus 5w30 V. Обсуждения. Вьшоды
В ходе проведения экспериментов наблюдается шачнгельное падение вязкостн масла. Происходит линейное уменьшение вя!косгно-температурнон характеристики. Попадание 5% топлива уменьшает кинематическую вязкость масла более чем на 11.5% при рабочей температуре ЮСРС. Также происходит возрастание общего процентного содержания продуктов окисления в объеме образцов.
Наличие топлива в моторном масле ведет к серьезным последствиям. Даже небольшое количество бензина, попавшего в картер, значительно ухудшает свойства моторного масла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Егоров А. В.. Оценка работоспособности моторных масел И АПК России. - 2014. № С. 31-34.
2. Хазнев А. А Разработка механизма оценки состояния работавшего моторного масла по фнзнко-хнмическим показателям Н Вестннк Московского явтом обильно-доро же о го государственного технического университета. 2014.Хв 39.
3. Покровский Г. П. Топтиво. смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М: Машиностроение. 1985. 203 с.
