Определение моющих свойств

Способность смывать загрязнения внутри двигателя является одной из важнейших хактеристик современного масла, так как безотказная работа двигателя в течение продолжительной эксплуатации возможна только при сохранении чистоты всех его деталей. Чистыми должны быть кольцевые канавки поршней, чтобы кольца не теряли подвижность, и поршни, чтобы обеспечить отвод тепла, а также масляные каналы, клапанный механизм, кулачки и другие трущиеся детали. Ресурс работы масла обусловлен главным образом -его моющими свойствами, поэтому почти во всех моторных испытаниях моющим свойствам уделяют большое внимание.

Двигатель загрязняется ввиду интенсивного окисления масла, контактирующего с другими поверхностями деталей. Отложения и кокс заполняют кольцевые канавки, уменьшают подвижность колец, лак и смолистые отложения покрывают все остальные детали двигателя, а смолы образуют в картере шлам, который способствует закупориванию масляного фильтра и масляных каналов. Масло должно препятствовать образованию продуктов окисления и не допускать их отложения на поверхостях деталей. Если при продолжительной работе двигателя детали не загрязняются, считается, что масло обладает хорошими моющими свойствами. Моюшие свойства моторных масел оцениваются непосредственно чистотой деталей двигателя и косвенно общим щелочным числом (TBN) и кок­суемостью.

Чистота двигателя (cleanliness) - это комплексная характеристика, включающая в себя не только моющие свойства масла, но и его стойкость к окислению, а также способность подавлять коксо- и смолообразование. Смолистые отложения практически не образуются пока в масле находятся моюшие присадки. Моющие свойства масел определяются при помощи стендовых моторных испытаний. Чистота каждого типа двигателя определя­ется разными методами испытаний, при которых устанавливаются разные режимы работы двигателя (предельно высокая температура и частота вращения коленчатого вала, неполный прогрев двигателя в режиме стоп-старт и т.д.). Общая моющая способность опреде­ляется после разборки двигателя и оценки количества загрязнений на отдельных деталях.

При моторных испытаниях моющая способность масла определяется по следующим показателям:

Бензиновый двигатель:

• Отложения при высокотемпературном окислении (150 °С):

◊ Заклинивание колец

◊ Заклинивание толкателей

◊ Лакообразование

◊ Отложения на межкольцевой части поршня

◊ Отложения на подушках коромысла

• Отложения при низкотемпературном окислении (46° - 100°С):

◊ Лакообразование на юбке поршня

◊ Лакообразование в двигателе

◊ Заклинивание колец

◊ Отложения на крышке клапанного механизма

◊ Отложения на поршне

Дизельный двигатель:

◊ Засорение верхней кольцевой канавки

◊ Отложения на поршне

◊ Отложения кокса на верхней части поршня

Моющие свойства масла оказывают непосредственное влияние на полировку стенок цилиндров.

Ниже приводятся основные стандартные стендовые и моторные испытания, применяемые для определения моющей способности моторного масла:

• для дизельного двигателя, работающего в высокотемпературном режиме с применением сернистого топлива оценивается чистота поршня и подвижность колец по стандартам СЕС L-12-A-76 "Оценка чистоты поршня в испытательном дизельном двигателе MWM KD 12Е" (Evaluation of Piston cleanliness in the MWMKD12E Diesel test engine);

• для дизельного двигателя с турбонаддувом, работающего под нагрузкой оценивается образование отложений на поршнях по стандарту СЕС L-24-A-78 "Оценка моторных масел в отношении образования отложений на поршне при тяжелом режиме работы, Fetter AV-B дизельный испытательный двигатель с супернаддувом" (The evaluation of engine crankcase lubricants with respect to piston deposition under severe operating conditions, Fetter AV-B supercharged diesel engine);

• для мощного дизельного двигателя с турбонаддувом, работающего в условиях не­полного прогрева оценивается образование отложений на поршне и полирование стенок цилиндра по стандарту СЕС L-42-A-92 "Отложения на поршне и полирова­ние стенок цилиндров мощного дизельного двигателя MB ОМ 364А" (Heavy duty Diesel piston deposits and cylinder bore polishing, MB OM 364A engine);

• образование высокотемпературных отложений и прихватывание колец в бензиновом двигателе оценивается по стандарту СЕС L-55-T-95 "Высокотемпературные отложения и прихватывание колец в бензиновом двигателе" (High temperature deposits, ring sticking in gasoline engines);

• высокотемпературное окисление моторного масла в бензиновом двигателе оценивается по стандарту ASTM STP 315Н Sequence HIE;

• склонность к низкотемпературному нагарообразованию в бензиновом двигателе оценивается по стандарту ASTM STP 315H Sequence VE;

• склонность к образованию отложений в условиях высокой скорости и высокой температуры в бензиновом двигателе оценивается по стандарту ASTM STP 509A CRC L-38.

В США моющая способность масла оценивается по прихватыванию колец и по количеству загрязнений (отложений) в кольцевых канавках. Для этого проводятся моторные испытания на двигателях «Caterpillar» в разных режимах работы (1-Н 2,1-D, 1-G 2) согласно стандарту ASTM STP 509A.

Определение антикоррозионных свойств

Коррозионность масла (corrosivity of oil). Углеводороды, составляющие масло, не корозионны. Источниками коррозионности масел являются:

• продукты сгорания сернистого топлива;

• продукты окисления масла;

• вода, попадающая в масло с продуктами сгорания или из окружающей среды;

• некоторые хлор-, фтор- и серосодержащие противозадирные присадки.

В бензине содержится до 0,1 %, а в дизельном топливе - до 0,5 % серы. При попадании продуктов сгорания в картер, оксиды серы превращаются в серную и сернистую кислоты. Образовавшиеся кислоты могут быть нейтрализованы щелочными присадками.

При окислении масла, образуются органические кислоты, которые способствуют коррозии цветных металлов вкладышей подшипников. Процесс образования органичес­ких кислот в масле подавляется путем введения противоокислительных присадок

Коррозионный износ цветных металлов и ржавление усиливаются в присутствии воды, поэтому содержание воды в свежем масле лимитируется. В процессе эксплуатации вода попадает в моторное масло как компонент продуктов сгорания топлива, а также вместе с влагой воздуха. Антикоррозионные присадки блокируют поверхности деталей путем образования сплошной адсорбционной пленки.

Лабораторными методами Коррозионность масла оценивается по следующим характеристикам:

• содержание водорастворимых кислот и щелочей,

• кислотное число,

• содержание серы,

• содержание воды,

• характер коррозии медной или другой металлической пластинки.

Коррозийность масла чаще всего определяется методом воздействия на металлическую пластинку. Испытанию подвергаются только те металлы, которые контактируют с маслом и являются наиболее чувствительными к воздействию коррозии. Коррозийность масла в присутствии воды определяется по стандарту ASTM D 665/Proc.A, ГОСТ 19199-73 и оценивается терминами "соответствует" или "не соответствует".

Примером коррозии может послужить коррозия деталей клапанной системы. Такая коррозия проявляется при:

• низкой температуре, например при езде с недостаточно прогретым двигателем (стоп-старт режим);

• продолжительном простое автомобиля;

• конденсации паров воды и кислот на поверхностях деталей.

Последствиями коррозии являются повышенный износ и возможное залипание клапанов (valve sticking).

Способность масла предохранять детали клапанной системы от коррозии в недостаточно прогретом двигателе (режим стоп-старт), потребляющем сернистое топливо определяется по стандарту ASTM STP 315H "Моторное испытание на многоцилиндровом двигателе для оценки автомобильных моторных масел. Часть первая, последовательность IID" (Multicylinder Engine Test Sequences for Evaluating Automotive Engine Oils. Sequence IID). Условия испытаний соответствуют попаданию в картер конденсата и продуктов неполного сгорания топлива. /

Коррозия подшипников и склонность к образованию отложений в условиях высоких скоростей и температур определяются по американским стандартам ASTM STP 509А Р4 "Испытания для оценки моторных масел" (Testing for Evaluating Crankcase Oils) и CRC L-38. Аналогично определяются и соответствующие свойства европейских масел по стандарту СЕС L-02-A-78 "Моторное испытание окисления масла и коррозии подшипников. Одноцилиндровый бензиновый двигатель Fetter W l" (Oil oxidation and bearing corrosion engine test. Fetter W l single cylinder gasoline engine). В масло погружаются медные и свинцовые пластины, которые показывают коррозийное воздействие масла. После испытания осматривается поверхность пластин и измеряется потери массы.

Склонность к пенообразованию

При интенсивном перемешивании и взбалтывании работающего масла, в нем может образовываться пена, которая ухудшает его смазывающие и защитные свойства, ускоряет окисление, уменьшает производительность масляного насоса. Вспениваемость зависит от химического состава масла, вязкости, поверхностного натяжения, наличия приса­док, условий эксплуатации и др.

По стандарту ASTM D 892 вспениваемость определяется через два показателя - склонность к пенообразованию (foaming tendency) и стабильность пены (foam stability). Склонность к пенообразованию определяется как объем (мл) пены, образующийся в масле в градуированном мерном цилиндре, прогретом до 24°С и продуваемом воздухом в течение 5 мин. Объем пены после определенного интервала времени отстаивания ( по ASTM D 892 - 10 мин.) определяется как стабильность пены.

При повышении температуры и уменьшении плотности масла, склонность к пенообразованию увеличивается, а стабильность пены уменьшается. Моющие, вязкостные, противоизносные, антикоррозионные присадки усиливают вспениваемость масел. Склонность к пенообразованию значительно увеличивается при наличии в масле воды.

Вспениваемость масел уменьшают путем введения в их состав противопенных присадок (в основном силиконовых жидкостей).