ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЗА СЧЁТ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА РАБОТЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПУТЁМ ВВЕДЕНИЯ ПРИСАДОК

Гайрат Махмудович Мухамадиев

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЗА СЧЁТ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА РАБОТЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПУТЁМ ВВЕДЕНИЯ ПРИСАДОК

Гайрат Махмудович Мухамадиев

старший преподаватель, Академия ВС РУ, г. Ташкент, Узбекистан

[email protected]

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены научные исследования ресурса моторных масел, контроль их состояния и сроки замены. Рассмотрены способы повышения ресурса работы моторного масла, существенного снижения затрат на смазочные материалы путём введения присадок.

Ключевые слова: базовые масла, моторное масло, присадка, свойства масла, эксплуатационные свойства моторных масел, эксплуатация, высокая нагрузка, минеральные масла, синтетические масла, полусинтетические масла.

ВВЕДЕНИЕ

Моторные масла - это смазочные материалы, которые предназначены для использования в карбюраторных, дизельных и авиационных двигателях внутреннего сгорания. Они исполняют наиважнейшие функции, прежде всего, как и все смазочные материалы, они уменьшают затраты энергии на преодоление трения и снижают износ трущихся поверхностей, отводят тепло от нагревающихся деталей, предохраняют их от коррозионного разрушения, очищают поверхности от накапливающихся продуктов загрязнения как органического (различные углеродистые вещества), так и минерального (кварциты, глиноземы, минеральные соли) происхождения. Кроме того, важной функцией моторного масла является необходимость герметизации сопряжений цилиндр-кольцо, кольцо-поршень [1]. Условия эксплуатации, рабочие режимы автомобильных, тракторных и других двигателей существенно отличаются друг от друга. Поэтому для каждого типа двигателей требуется масло, обеспечивающие надежную, экономичную и долговечную работу. При отсутствии масла необходимой марки, при их замене следует придерживаться рекомендаций заводов-изготовителей, но никогда не производить замену маслами более низкого качества. Общее правило при замене масел таково:

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

масла заменяют равно вязкими по качеству группой выше. Чем выше группа масла, тем выше его нейтрализующие свойства. Но с повышением группы масла увеличивается его зольность, зольность масел для дизелей выше зольности масел для бензиновых и газовых двигателей (даже в пределах одной группы). Повышение зольности масел может вызвать увеличение количества отложений в камере сгорания, ухудшить работу свечей в двигателях с искровым зажиганием, повысить склонность к калильному зажиганию, увеличить возможность прогара поршней, износ цилиндропоршневой группы. Чувствительность различных двигателей к зольности масел неодинакова и зависит от многих факторов (такими факторами могут быть температура, повышение которой ведет к интенсификации нагарообразования, режим работы двигателя и др.). Поскольку в камере сгорания бензиновых двигателей температура выше по сравнению с дизелями, нельзя использовать дизельные масла для бензиновых двигателей. В таких случаях, как правило, двигатель продолжает работать при выключенном зажигании, что свидетельствует о возникновении калильного зажигания. А это влечет за собой перерасход топлива, повышение токсичности отработавших газов. Не разрешается смешивать масла различных групп. Для смешивания необходимо знать весь комплекс присадок, входящих в смешиваемые масла, так как при смешивании масел часто наблюдается несовместимость присадок [2, 3].

МЕТОДОЛОГИЯ

Моторное масло состоит из основы (базового масла) и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки предназначены для корректировки и улучшения качества моторных масел. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, причем даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Однако при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются т.е. срабатываются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется качеством базового масла [3]. Основы масла бывают минеральные (полученные путём очистки соответствующей фракции нефти) и синтетические (полученным путём каталитического синтеза из газов). Комбинация минеральных и синтетических основ, при условии не менее 25% синтетического базового масла, называется полусинтетической базой. Масла-

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные. Чем более «прямыми» будут цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные - именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей. Получаемое из нефти масло подвергается обработке, например, каталитическому гидрокрекингу - изомеризации для улучшения структуры строения молекул. Это достаточно сложный процесс. Синтетические масла получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины. Условные эксплуатационные характеристики (по возрастанию качества), в % (минеральное базовое масло принято за 100%) - минеральное, обычного качества-100%. - гидрокрекинговое, улучшенное минеральное-200%. -синтетическое, полиальфаолефиновое-300% - синтетическое, эстеровое-500%. Химический состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа состоит из молекул разной длины и разного строения, т.е. она неоднородная чем и объясняется нестабильность вязкостно-температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению [3]. Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям. Первое, при котором масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и, дополнительно, вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых режимов работы (высокая стойкость к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров). Для повышения качества минеральных масел проводят также депарафинизацию которая позволяет значительно понизить температуру застывания масел. Для повышения стойкости масла к окислению его подвергают гидроочистке,

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

которая заключается в воздействии водорода при высокой температуре и давлении на непредельные углеводороды. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом [4]. Для более глубокой обработки, используют гидрокрекинг, при котором одновременно протекает сразу несколько реакций. Удаляются серные и азотистые соединения, Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Т.е. при гидрокрекинге происходит синтез -создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС-синтезом.

ОБСУЖДЕНИЕ

Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. Подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ничем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. Программа ВР (кроме Visco7000), Shell (кроме 0W-40), частично Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южнокорейской фирмы ZIC - это только гидрокрекинг. Полусинтетика -это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 20 до 40 процентов «синтетики». По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических Синтетические масла обладают хорошими вязкостно температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50 °С, -60 °С) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100 °С - благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структуры),

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие - ведь разрушаются в первую очередь именно присадки. Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных. В роли синтетической базы выступают обычно полиальфаолефины (ПАО) или эстеры, либо их смесь. ПАО - это углеводороды с длиной цепочки порядка 10... 12 атомов. Получают ее путем полимеризации коротких углеводородных цепочек - мономеров из 3...5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы -бутилен и этилен. Эстеры представляют собой сложные эфиры продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства -растительные масла, например, рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во-вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т.к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5...10 раз дороже минеральной. Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 3-5%, и применяются они лишь в самых совершенных продуктах [5, 6, 7].

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-4-444-449

REFERENCES

1. Манусаджянц О.И., Смаль Ф.В. Автомобильные эксплуатационные материалы. Москва, «Транспорт» 1989 г.

2. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы. Часть V Экономия топливно-энергетических ресурсов Санкт-Петербург 2010 г.

3. Балтенас Р., Сафонов А.С., Ушаков А.И., Шергалис В. «Моторные масла. Производство, свойства, классификация, применение» Москва, Санкт-Петербург, «Альфа-Лаб», 2000 г.

4. Артемьев В.А., Большаков В.В., Григорьев М.А., Чернышев Г.Д. Взаимосвязь отдельных параметров конструкции и рабочего процесса дизеля с работоспособностью картерного масла // Двигателестроение. 1985. - №12. -С.28-30.

5. Лашхи В.Л., Багдасаров Л.Н., Сайдахмедов Ш.М., Боренко М.В., Работоспособность смазочных масел в технике. М: ЦНИИТЭ-нефтехим. 1994. -32 с.

6. Кузнецов Е.С. «Техническая эксплуатация автомобилей», Москва, «Наука», 2001 г.

7. Шор Г.И. Механизм действия и экспресс-оценка качества масел с присадками. М: ЦНИИТЭ нефтехим. 1996. - 109 с.

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Гайрат Махмудович Мухамадиев

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Гайрат Махмудович Мухамадиев