Параметры моторных масел: Моторное масло ROLF – качество без компромиссов! / Страница не найдена (ошибка 404)

Содержание

Характеристики моторных масел

О чем говорят потребителю характеристики моторных масел, расскажем на примере «камазовского» летнего масла М-10Г2к, выпускаемого по ГОСТ 8581–78. Дата выпуска нужна для определения срока годности моторного масла. Для М-10Г2к он равен пяти годам. По истечении этого времени масло можно использовать только после повторной паспортизации, подтверждающей соответствие свойств продукта нормам стандарта после длительного хранения.

ГОСТ 8581–78 устанавливает нормы для марки М-10Г2к по следующим показателям.

Главная характеристика моторного масла — вязкость кинематическая при 100 °C в пределах 10,5–11,5 мм²/с соответствует классу SAE 30 и гарантирует надежное смазывание двигателей при их работе в летнее время года.

Следующий параметр — индекс вязкости не менее 95, плотность при 20 °С не более 0,900 т/ м³, цвет не более 3,0 единиц ЦНТ. Эта характеристика моторного масла характеризуют сырье, из которого изготовлено масло, и глубину очистки масляных фракций нефти. Чем выше индекс вязкости, меньше плотность и лучше цвет, тем благоприятнее состав базового масла и качество конечного продукта, получаемого добавлением присадок к базе.

Массовая доля механических примесей не более 0,015 %, воды (следы), степень чистоты не более 500 мг/100 г. Эти три характеристики моторного масла говорят об отсутствии в масле значительного количества вредных примесей, причем в составе механических примесей не допускается наличие абразивных веществ.

Температура вспышки в открытом тигле не ниже 220 °С характеризует содержание в масле легких фракций. Чем выше эта характеристика, тем меньше испаряемость моторного масла и его расход в двигателе, медленнее рост вязкости в процессе старения.

Еще одна важная характеристика моторного масла — температура застывания не выше –18 °С характеризует ту степень охлаждения моторного масла, при которой оно теряет способность течь. Летнее масло применяют при температуре воздуха не ниже 0 °С и, следовательно, в данном случае есть большой резерв.

Отсутствие коррозионности на пластинах из свинца. Этот показатель характеризует коррозионную агрессивность моторного масла в отношении свинцовистой бронзы, из которой изготавливают вкладыши подшипников коленчатого вала.

Моющие свойства по ПЗВ, баллы, не более 0,5. Этот показатель характеризует эффективность моющих присадок, добавленных к маслу. Оценка 0,5 балла говорит о том, что после испытания поршень практически чист.

Щелочное число не менее 6,0 мг КОН/ г — — характеристика моторного масла, показывающая способность моторного масла нейтрализовать кислоты, образующиеся при сгорании топлива и окислении масла. Чем больше щелочное число, тем лучше, но щелочность масла обусловлена наличием в его составе металлоорганических моющих присадок, образующих при сгорании золу, которая является абразивным материалом и иногда нарушает работу выпускных клапанов.

Сульфатная зольность не более 1,15 % ограничена сравнительно небольшой величиной в связи с тем, что сказано ранее. Новейшие спецификации европейских автопроизводителей ограничивают эту характеристику дизельных масел величиной не более 1,0 % для выполнения требований Еuro 4.

Стабильность по индукционному периоду осадкообразования не менее 50 часов характеризует стойкость масла к окислению. В течение 50 часов при температуре 200 °С и контакте с воздухом масло М-10Г2к не образует нерастворимых продуктов окисления.

Массовая доля активных элементов – кальция не менее 0, 19 %, цинка и фосфора не менее 0,05 % каждого. Эти характеристики моторных масел показывает правильность дозирования моющих, антиокислительных, антикоррозионных и противоизносных присадок при изготовлении масла.

Ряд характеристик моторных масел, имеющихся в паспорте, дает возможность контролировать работоспособность масла и выявлять некоторые неисправности двигателя путем анализа отработанного масла.

Так, например, снижение температуры вспышки на 30 °С и более свидетельствует о значительном разжижении масла топливом из-за утечки из системы подвода топлива или нарушений в работе ТНВД или форсунок.

Повышение массовой доли воды с 0,03 % (следы) до 0,2 % и более указывает на утечку охлаждающей жидкости и/или нарушения работы системы вентиляции картера. При указанном снижении температуры вспышки и увеличении массовой доли воды масло подлежит замене, оно стало неработоспособным.

То же относится еще к двум характеристикам масел. Сжижение щелочного числа более, чем на 50 % исходной величины, и изменение вязкости при 100 °С (снижение или рост) более, чем на 25 %, влекут за собой необходимость смены масла.

Быстрое снижение щелочного числа обычно связано с применением топлива, имеющего повышенное содержание серы. Снижение вязкости сезонного (в данном случае летнего) масла – результат его разжижения топливом. Рост вязкости может быть обусловлен интенсивным окислением при длительной работе с высокой нагрузкой и высокой температуре воздуха, загрязнением масла частицами сажи – продуктами неполного сгорания топлива, а также испарением наиболее легких фракций базового масла.

Характеристики, классификация и выбор моторных масел

Какое моторное масло лучше заливать в двигатель? Ответ на этот вопрос прост – то, которое рекомендовал производитель. Возможно, оно не будет для мотора самым лучшим, зато обеспечит нужные межсервисные интервалы и паспортный ресурс двигателя, а исходя из этих требований и составляется список рекомендованных масел.
Но, если желаете сменить марку масла, стоит знать, на что обращать внимание при выборе – иначе желание «сделать как лучше» может превратиться в «вышло как всегда».

Классификация масел по их основе

В основе смазки лежит базовое масло – оно определяет свойства итогового продукта, в незначительной мере эти свойства корректируются пакетом присадок.

Минеральные масла

Старейший класс, база в этом случае — продукт перегонки нефти. Это далеко не лучший выбор – свойства минеральной базы нестабильны и сильно зависят от исходного сырья, такая смазка склонна к быстрой потере вязкости, легко окисляется, образует много отложений в двигателе. Важно то, что минеральные базы быстрее всего густеют на морозе – зимой это создает понятные трудности. Эти недостатки частично исправляются присадками, но срок службы в любом случае будет мал. Для старых моторов такой выбор выгоден в первую очередь по финансовым соображениям – минеральные масла имеют наименьшую себестоимость производства.

Синтетические масла

Исходя из названия, основаны на базе, созданной специально – в ней можно заранее заложить нужные свойства, придать маслу лучшие защитные свойства и увеличить ресурс. Однако на практике синтетические масла используют гидрокрекинговую (HC) основу – она изготавливается из той же нефти, но по более совершенному технологическому процессу. Полиальфаолефиновая (PAO) синтетика дороже, хотя свойства в итоге лучше.

Что же тогда полусинтетика?

В обычном понимании это смазка на основе минеральной базы, куда для улучшения характеристик введена синтетическая часть (обычно гидрокрекинговая). Но некоторые производители называют полусинтетикой и смазку на чистой гидрокрекинговой основе. В любом случае такое масло станет компромиссом между минеральным и чистой синтетикой, и это неплохой вариант для старых моторов – можно увеличить интервалы замены (что окупит большую цену за литр), в двигателе будет меньше отложений. Правда, в сильно загрязненном моторе улучшенные моющие свойства полусинтетики могут и навредить: «подняв» старую грязь из масляных каналов, новая смазка увлечет ее дальше – во вкладыши коленвала и постели распредвалов.

Обеспечит ли синтетика наилучший ресурс мотора?

Отнюдь – при соблюдении требуемых интервалов замены в двигателе хорошо работает любое соответствующее ему по свойствам масло. Если производитель не предъявляет конкретного требования к типу смазки, то выбирать Вам – использовать масло дешевле, но менять чаще и иметь больше проблем с зимним запуском, или заливать более дорогое масло, но реже.

Вязкостные характеристики масла

Видео: КАКОЕ МАСЛО ЛУЧШЕ ЗАЛИВАТЬ В ДВИГАТЕЛЬ

Вязкость масла должна находиться в пределах, определяемых конструкцией мотора – нагруженные узлы смазываются маслонасосом под давлением, менее нагруженные – разбрызгиванием от коленчатого вала и распредвалов. Следовательно, масло должно обеспечивать необходимое давление в системе смазки (чем масло гуще, тем тяжелее оно продавливается сквозь зазор в смазываемой точке, и тем большее создается давление при той же производительности насоса) и в достаточной степени разноситься в виде микрокапель, образующих так называемый масляный туман в картере.

Для современных двигателей соблюдение требований к вязкости важно еще и потому, что для снижения механических потерь в них используются поршневые кольца с малой упругостью: более вязкое масло, оставляя слишком прочную пленку на стенках цилиндров, хуже снимается маслосъемными кольцами, и это приведет к росту расхода.

Так как вязкость изменяется в зависимости от температуры, указать ее соответствие нужным требованиям удобнее в двух контрольных точках. Именно так работает общепринятая классификация по SAE: по этому стандарту вязкость масла измеряется при температурах -30 и 100 градусов (зимний запуск и рабочая температура). Возможные измеренные значения разбиты на несколько диапазонов, которым даются соответствующие обозначения:

Зимняя вязкость обозначается числом от 20 до 0 с приставкой W (winter). Наиболее густым при -30 будет масло 20W, самым жидким – 0W.
Высокотемпературная вязкость обозначается числом в диапазоне от 20 до 60, наиболее густым будет масло 60.

Маркировка при этом включает как два обозначения (масло в этом случае называется всесезонным), так и только одно (сезонное смазка). Например, масло SAE 10W-40 – всесезонное, SAE 10W – зимнее, SAE 50 – летнее. К зимним классам вязкости относятся: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W; К летним классам вязкости относятся: SAE 20, 30, 40, 50, 60.

В эксплуатации, естественно, удобнее всесезонные масла. При этом у покупаемого масла высокотемпературная вязкость должна соответствовать требованиям производителя, низкотемпературную же можно брать ниже, что облегчит запуск мотора зимой. Например, если производитель указывает в требованиях вязкость SAE 10W-40, то можно использовать и 5W-40. Покупка 15W-40 приведет к ухудшению холодного пуска зимой, на масле 10W-30 из-за его меньшей вязкости при рабочей температуре снизится давление (что на изношенном моторе может привести к его критическому падению). Применять смазку с большей высокотемпературной вязкостью оправданно только на изношенных моторах, чтобы снизить шумность и поднять давление смазки, падающее из-за роста зазоров вкладышами и коленвалом.

Группа качества

Состав масла сложен: это не только база, но и пакет присадок, защищающих мотор от износа, стабилизирующих его вязкость и так далее. Для современных моторов с катализаторами и сажевыми фильтрами важен угар масла, объем образующейся при этом золы. Для обозначения «качества» смазки, то есть характерного перечня свойств, используются несколько методов.

Самый распространенный – это стандарт Американского института нефти (API). В нем масла делятся на группы для бензиновых (приставка S) и дизельных (С) моторов, следующая буква указывает на редакцию стандарта – чем она дальше по алфавиту, тем стандарт современнее. Масло API SL соответствует более жестким требованиям, чем масло API SJ. Большинство современных масел – универсальные и применяются в двигателях любого типа: их маркировка двойная, наподобие API SL/CF.

Стоит ли выбирать более «современное» масло? Ответ нет: ужесточения стандартов в следуют за требованиями экологов, а непосредственно защитные свойства в них могут даже снижаться – мотору, рассчитанному на масло API SJ, от современного SM/SN не станет лучше, а сниженная зольность и меньшее содержание фосфора двигателю без катализатора безразличны.

Также применяется классификация ACEA, на которую обращайте внимание при выборе смазки для современных моторов: если производитель требует применять масла с классификацией ACEA C3-04, то аналоги выбирайте с тем же соответствием, так как этот стандарт определяет специфические требования для форсированных моторов, оснащенных современными катализаторами и сажевыми фильтрами.

Специфические требования автопроизводителей

Но даже групп по API и ACEA мало, чтобы описать все свойства, которые должны быть у смазки для конкретного мотора. В этом случае автозавод выпускает свои технические ноты с перечнем специфических характеристик – соответствие им дает так называемый допуск производителя.

Чем новее мотор, тем это важнее: старому низкофорсированному двигателю с чугунными гильзами и карбюратором подойдет гораздо больше масел, чем высокооборотному мотору с никасилевым блоком, трехкомпонентным катализатором и повышенной рабочей температурой. Поэтому стоит ознакомиться с требованиями, в сервисной книжке: если у Volkswagen указано, что у масла допуск VW 504.00, то искать аналоги нужно с тем же допуском, так как он обозначает набор специфических требований только для ряда моторов VW, соответствующих эконормам Euro 4.

Выбирать смазку с более «свежим» допуском также не всегда можно – здесь стоит знакомиться со спецификой именно своего производителя. Если взять тот же Volkswagen, то масла, имеющие соответствие VW 502.00, нельзя применять в дизельных моторах, VW 503.00 неприменимы в моторах, где не указано требование именно этого или более нового соответствия, так как они имеют сниженную высокотемпературную вязкость

Моторные масла: характеристики, свойства, рекомендации

Роли и функции моторного масла широко известны:

Уменьшение износа
Минимизация силы трения между элементами двигателя
Антикоррозийная защита
Локализация и сохранение продуктов сгорания топлива и износа
Уплотнение зазоров между поршнями

Как получить качественное моторное масло? Нужно взять основу (базовое масло) и добавить точно подобранный пакет присадок.

Вязкость моторного масла изменяется исходя из своей температуры. Снижается температура – повышается вязкость и, напротив, увеличение температуры влечет за собой снижение вязкости.

Рабочий температурный диапазон всесезонного масла равен от -35 °С (холодный пуск) до +150 °С…+180 °С (летом), таким образом вязкость изменяется много раз. Зимой, для осуществления холодного пуска двигателя, а именно проворачивания коленчатого вала стартером и прокачивания масла по системе смазки, вязкость не должна быть высокой.

А почему в жару, при высокой температуре вязкость масла не должна быть очень малой? Все дело в создании крепкой масляной пленки между парами трения, которая убережет двигатель от микротрещин и задиров.

Отсюда вывод: чтобы маслу была по плечу любая вязкость в любом температурном диапазоне моторные масла производят из базовой основы с низкой вязкостью и модификаторов вязкости (загущающие присадки). Вязкость загущенного масла также может регулироваться исходя из скорости движения его слоев.

Дело в том, что многие элементы двигателя находятся в непрерывном движении. И чем это движение быстрее – тем ниже делается вязкость масла, ведь молекулы присадок «растягиваются». Умение масла быстро снижать вязкость, с учетом скорости, позволяет снизить потери внутреннего трения в масле и снижение мощности двигателя.

Посмотрим на работу поршня. Когда он движется от высшей или низшей точки – его скорость быстро растет и скоро образуется гидродинамический режим смазки. И тут в дело вступает загущающая присадка – она понижает вязкость масла, минимизируя этим потери мощности двигателя.

Противоизносные свойства масла

Это его способность снижать механический износ элементов двигателя и коррозионный износ ЦПГ.

Механический износ грозит парам трения, т.е. деталям, трущимся друг о друга. Если скорость движения невелика, а нагрузка вдруг возросла, то масло не полностью разделяет детали, и они контактируют друг с другом (граничный режим смазки). Результатом перемещения поверхностей является их столкновение и деформация.

Для профилактики разрушения поверхностного слоя в моторное масло добавляют антиизносные присадки. Они формируют на поверхности металла тонкую пленку, облегчающую скольжение.

В чем причина коррозионного износа поршней и цилиндров? Ответ: из-за влияния кислот, получающихся при окислении моторного масла и сгорании топлива. Чтобы их нейтрализовать в масло добавляют щелочные присадки.

Моющие и диспергирующие качества

Моющие свойства масла – это то, насколько хорошо масло очищает элементы двигателя от образований лака, нагара и ряда других.

Это достигается через введение моющих присадок, включающих поверхностно-активные вещества, которые расщепляют элементы отложений и уносят их в масло.

Диспергирующие свойства масла – это способность удерживать нерастворенные в масле кусочки вещества, чтобы они не выпадали в осадок.

Секрет тут прост – масляные присадки-дисперсанты создают оболочку вокруг загрязненных частиц, локализуют их. Так что они не могут прилипнуть к внутренним поверхностям двигателя.

Противоокислительные свойства масла

Если масло устойчиво к окислению – оно медленнее стареет и дольше сохраняет работоспособность.

Для сопротивления окислению вводятся противоокислительные добавки. Они призваны защитить базовую основу масла от кислородного влияния, чтобы не допустить процесс окисления.

Но полностью добиться предотвращения окисления масла пока нельзя. Все-таки рабочие условия масла внутри двигателя довольно суровы. Когда вырабатываются антиокислительные присадки – сразу растет вязкость масла, склонность к коррозии и образованию отложений.

Антикоррозионные свойства масла

Это способность масла противостоять коррозии элементов двигателя, изготовленных из цветного металла (втулки, антифрикционное покрытие подшипников коленчатого вала).

Антикоррозионные присадки формируют на их поверхностях надежные защитные пленки, препятствующие их соприкосновению с моторным маслом. А все почему – потому что масло при высокой температуре – это вредная среда для цветных металлов.

Энергосберегающие свойства масла

Загущающие присадки совместно с модификаторами трения составляют основу для создания энергосберегающих масел, экономящих топливо. Экономия топлива может достигать 5,5-6%.

Модификаторы трения могут быть твердыми (дисульфид молибдена) или жидкими:

Твердые модификаторы – это твердый смазочный материал, тонко измельченный в масле. Благодаря адгезии они сцепляются с поверхностями и снижают трение при граничном режиме смазки
Жидкие модификаторы – вещества с высокой адсорбцией к металлу, формирующие на поверхности «ворс», уменьшающий трение

О смешивании масел и промывке

Даже если масла совместимы – их смешивание не пройдет бесследно, свойства масел будут утрачены. Если вы купили авто и уверены, что прежний владелец относился к нему бережно, своевременно менял масло и не заливал неизвестное какое масло, то промывку двигателя проводить не надо.

А вот если иначе и вы не уверены в добросовестности прежнего автовладельца, то перед заменой нужно промыть систему смазки двигателя специальным промывочным маслом. Иначе свежее моторное масло просто смоет все отложения — и ваш масляный фильтр засорится и прикажет долго жить.

Также лучше не лить всякого рода присадки и добавки – это может быть и улучшит одни свойства масла (кстати, что не факт), но может серьезно ухудшить другие.

Не удивляйтесь этому. Хорошее масло уже содержит сбалансированный пакет присадок, а ежели вы зальете туда что-то «со стороны», то баланс сей нарушится. Да, и не смотрите на цвет масла. Темный – не значит, плохой. Многие присадки делают его таким.

Характеристики масел

В этой статье пойдет речь о еще одном интересном свойстве масла. А именно о сульфатной зольности масла (не пугайтесь формулировки, на самом деле все просто). Дальше все будет на человекопонятном языке.

Вопрос «на засыпку». Какие свойства моторных масел являются важными? Большинство (думаю, подавляющее большинство) ответит — вязкость. Совершенно верно. А что Вы знаете о таком показателе масла, как щелочное число? Щелочное число масла далеко не последний показатель качества моторного масла. Что-же означает щелочное число масла? Как

Вязкость моторного масла. Не думаю что интересно, да и не рекомендую (честное слово, не нужно) глубоко вникать в понимание термина «вязкость моторного масла» или, просто «вязкость масла». Но, если хотите — пожалуйста. Вязкость моторного масла — это (как-бы по-проще сказать) способность слоев масла сопротивляться движению

Индекс вязкости масла — сборная величина, определяющая изменение вязкости масла с изменением температуры. В этой статье — о том, какая вязкость, куда меняется и зачем нужен этот индекс вязкости обычному автолюбителю. Может пригодиться и автопрофессионалу :).

Кинематическая вязкость масла, в отличие от динамической вязкости, величина, которую можно легко проверить (или измерить) в лабораторных условиях, и потому положена в основу классификации моторных масел. У «нормального» производителя моторных масел кинематическая вязкость масла указывается в нормативных документах («характеристики моторных масел»).

Моторные масла

Компания «Магнум Ойл» занимается продажей оптом моторных масел. В нашем каталоге вы можете найти необходимый вам продукт и купить его по приемлемой цене. Мы гарантируем качество своего товара. МАРКИ:

акзп-10 (м10б)	м-16др
акзп-6 (м6б)	м-16е30
асзп-10	м-16ихп-3
асзп-6 (м-43/6в1)	м-20/в2ф
м 6з/10в	м-20в2
м 6з/12г1	м-20г2
м-10в2	м-20дф
м-10в2с	м-20е70
м-10г2	м-4з/8дс
м-10г2к	м-5з/10г1
м-10г2цс	м-5з/8г1
м-10дм	м-6з/10в
м-10дцл-20	м-8б
м-12б2	м-8в
м-14б	м-8в2
м-14в2	м-8г2
м-14г2	м-8г2к
м-14г2к	м-8дм
м-14г2цс	мгд-14м
м-14дм	мс-14
м-14др	мс-20п
м-14дцл-20	мс-8п
м-14дцл-30	мт-8п
м-16в2	мт-16п
м-16г2к	мт-20п
м-16г2цс	мтз-10п

Область применения

Моторные масла – это масла, предназначенные для смазывания поршневых и роторных двигателей внутреннего сгорания. Критериями оценки качественных показателей компрессорных масел являются:

- вязкость;
- серность;
- высокая термическая стабильность;
- моюще-диспергирующие;
- нейтрализующие свойства;
- противоизносные свойства;

устойчивость к образованию осадка;

стабильность против окисления;
химическая стабильность.

Виды и классификация

Существуют несколько типов масел, на которые они подразделяются в зависимости от области применения. Это продукция для дизелей, бензиновых двигателей и универсальная, подходящая для обоих вариантов. Как правило, сейчас в нее обязательно добавляют присадки, которые улучшают их эксплуатационные характеристики и свойства. Моторное масло может быть летним, зимним и всесезонным. Как база в нем используются дистиллятные компоненты разнообразной вязкости, а также остаточные компоненты, смеси и синтетика. Для того чтобы получить всесезонное масло, нужно загустить основу макрополимерными присадками. Данные продукты делятся на виды еще и по составу базы, существуют синтетические, минеральные и частично синтетические смеси. ГОСТ подразумевает такое обозначение масел, в котором указывается главная информация о продукте и его свойствах. Это буква – у стандартных «М», что обозначает «моторное» – цифра или дробь, по которой можно определить класс вязкости, одна или две из первых 6 букв алфавита, чтобы указать на область применение и эксплуатационные характеристики. У универсальных масел отсутствует индекс, а имеется только буква, или же две буквы с разными индексами. 1 – для бензиновых двигателей, 2 – дизельные масла. Они делятся на группы А, Б2, В, В1, В2, Г2, Д.

Технические характеристики моторных масел

показатели	универсальные		для бензиновых двигателей
показатели	м-8в	м-6_з/10в	м-6_з/12г1	м-5_з/10г₁	м-4_з/6в₁
1. вязкость кинематическая, мм²/с при 100°с	7,5-8,5	9,5-10,5	12,0	10,0-11,0	5,6-6,5
2. индекс вязкости, не менее	93	120	115	120	125
3. массовая доля механических примесей, %, не более	0,015	0,02	0,015	0,015	0,02
4. температура вспышки в открытом тигле, °с, не ниже	207	190	210	200	190
5. температура застывания, °с, не выше	-25	-30	-30	-38	-42
6. моющие свойства, баллы, не более	–	0,5	0,5	–	1,0
7. щелочное число, мг кон на 1г масла, не менее	4,2	5,5	7,5	5,0	5,5
8. зольность сульфатная, %, не более	0,95	1,3	1,3	0,9	1,3
9. стабильность по индукционному периоду осадкообразования	выдерж. 30 ч.	выдерж. 30 ч.	выдерж. 30 ч.	выдерж. 20 ч.	выдерж. 15 ч.

Что мы предлагаем Наш интернет магазин является одним из лидирующих среди конкурентов в Москве. Здесь вы можете приобрести качественные машинные масла по приемлемой стоимости. Для того чтобы сделать заказ позвоните по телефонам, указанным на сайте или заполните форму онлайн заявки. При необходимости квалифицированные менеджеры ответят на все интересующие вас вопросы и помогут определиться с выбором.

Также мы предлагаем следующий ассортимент продукции в наличии и по ценам:

Диэлектрические характеристики моторных масел для силовых агрегатов, измеряемые емкостными датчиками Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

_Доклады БГУИР_

1016 № 3(97)

УДК 665.73

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ СИЛОВЫХ АГРЕГАТОВ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ ЕМКОСТНЫМИ ДАТЧИКАМИ

ИВ. БАТУРЛЯ, А.И. КУЗЬМИЧ, ВВ. БАРАНОВ, В.А. ПЕТРОВИЧ, В.Ю. СЕРЕНКОВ, С.А. ЗАВАЦКИЙ, Н.К. ФОМЕНКО, НС. КОВАЛЬЧУК

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники П. Бровки, 6, Минск, 220013, Беларусь

Поступила в редакцию 1 октября 2015

Приведены результаты исследования диэлектрических характеристик проб моторных масел в зависимости от времени их эксплуатации. Предложена методика контроля характеристик масел, предназначенных для силовых установок, с помощью емкостных датчиков, что позволяет проводить мониторинг на мобильных (подвижных) технических объектах.

Ключевые слова: диэлектрические характеристики моторных масел, датчики, тангенс угла диэлектрических потерь, мониторинг.

Введение

Моторные масла, например марки М14В2, широко используются для различных силовых агрегатов. Качество таких масел является принципиальным для надежной работы силовых агрегатов и обеспечения безопасности движущихся объектов.

Применение технологии удаленного тестирования (мониторинга) параметров работы локомотивов в [1] позволило снизить себестоимость перевозок на величину до 7 %. При этом в область мониторинга были включены параметры потребления топлива, параметры разгона и торможения, мощности силовых установок и местоположения. Установлено, что количество внезапных отказов снизилось на ~15 %. Дальнейшее уменьшение эксплуатационных затрат возможно при оптимизации регламентных работ по техобслуживанию агрегатов. Такую возможность могут предоставить системы мониторинга с контролем параметров свойств масел в силовых агрегатах.

В настоящее время контроль параметров смазочных масел осуществляется путем забора проб для анализа масла физико-химическими методами (эмиссионно-спектральный анализ) в специализированных лабораториях. Этот вариант неэффективен по причинам высокой стоимости и продолжительности обследования. Для повышения эксплуатационной надежности и эффективного использования силовых агрегатов предлагается осуществлять контроль изменения параметров масел косвенными методами. Находясь в замкнутом смазывающем контуре, в процессе эксплуатации масло меняет свои физико-химические свойства. Являясь смесью углеводородов (диэлектриков) и присадок, каждый тип масла обладает свойственными ему иммитансными характеристиками — диэлектрической проницаемостью, проводимостью, тангенсом угла диэлектрических потерь, углом сдвига фаз между действительной и мнимой частями проводимости. Эти характеристики существенно изменяются в процессе эксплуатации масел. Контроль их изменения дает возможность оценить наличие загрязняющих компонентов косвенным образом (в частности, по изменению диэлектрических потерь), при этом величина отклонения от исходных значений позволяет оценивать и прогнозировать сроки технического обслуживания агрегата по состоянию параметров масел.5) и емкости (О) объемной измерительной ячейки (своеобразного конденсатора), заполненной пробой исследуемого масла в зависимости от степени загрязненности исследуемых проб моторных масел и частоты генератора в эквивалентной схеме замещения.

Экспериментальные исследования и обсуждение результатов

В ходе работы проводилась регистрация зависимости параметров tg5 и Су в диапазоне частот от 25 Гц до 1 кГц для проб масел с разной степенью загрязненности. Образцы для исследований предоставлены предприятием-партнером SIA «Ekotehserviss» (г. Рига). Набор образцов составлен из проб, забираемых физико-химической лабораторией локомотивного депо в процессе эксплуатации из двигателя одного и того же локомотива на протяжении всего срока эксплуатации масла.

Регистрация измеряемых параметров проводилась при комнатной температуре с помощью измерителя иммитанса Е7-25, изготовленного «ОАО МНИПИ» Республики Беларусь. Прибор позволяет регистрировать характеристики с точностью не менее 1 %. В качестве датчика для регистрации параметров использовали плоский конденсатор, помещенный в среду образца. В таблице приведены характеристики вязкости моторного масла М14В2, применяемого для смазки двигательной установки, в зависимости от срока его эксплуатации в моточасах.

Характеристики проб моторного масла М14В2

№ п/п образца Вязкость при 100 оС Количество отработанных моточасов

1 13,80 0

2 13,88 153,50

3 13,95 320,10

4 14,22 628

5 15,02 907,2

В качестве рабочей гипотезы принимаем, что моторное масло со сроком эксплуатации 907, 2 ч имеет предельно допустимые параметры.5) и емкости (Су) объемной измерительной ячейки на примере исследуемых образцов масел от сроков их эксплуатации.

На рис. 1 представлена зависимость tg5 масла от частоты генератора схемы измерения и от количества отработанных моточасов каждой. Как видно из рисунка, в диапазоне частот от 25 Гц до 1 кГц значения tg5 для всех проб уменьшаются обратно пропорционально частоте генератора в схеме измерения. Количественные расчеты показывают, что изменение значения tg5, в зависимости от срока эксплуатации проб масел, хорошо различимо и имеет разброс более 50 % от максимальных до минимальных значений tg5 в диапазоне частот от 25 Гц до 1 кГц. Графики для первой пробы (свежего масла) и второй со сроком эксплуатации 153,5 моточаса практически совпадают. Изменения хорошо заметны начиная с третьего образца — 320 моточасов (около трети регламентного срока эксплуатации).

Зависимость Су от частоты представлена на рис. 2, из которого видно, что в диапазоне частот от 25 Гц до 200 Гц значение параметра Су, также как и tg5, изменяется обратно пропорционально частоте. Однако количественный разброс измеренных значений С~ существенно меньше диапазона изменения значения tg5. При этом характер зависимостей tg5 и Су совпадают.

На рис. 3 представлена зависимость tg5 от времени наработки масел для частоты измерения 60 Гц (частота выбрана произвольно). Из него следует, что при увеличении времени наработки значение tg5 уменьшается по нелинейному закону. В диапазоне времени наработки от 0 до 200 ч наблюдается незначительный, в пределах 10 %, рост значения параметра tg5. Вероятно это обусловлено испарением адсорбированной влаги. После значение tg5 уменьшается

по мере наработки моточасов. При наработке параметра 600 ч значение tg5 уменьшается более чем в два раза по сравнению с исходной величиной. Это достаточно информативный параметр.

Рис. 1. Зависимость значения tg8 проб масел от времени наработки и частоты измерения

Рис. 2. Зависимость С5 проб масел от времени наработки и частоты измерения

0,4 0,35

о.з

0,25 0.2 0.15 0.1 0,05 О

™ час

О 200 400 600 800 1000

Рис. 3. Зависимость значения tgS от времени наработки моторного масла

Заключение

В результате исследований показаны зависимости параметра диэлектрических потерь в моторном масле от времени наработки. Установлено, что наиболее чувствительным параметром, отражающим срок наработки масла (на примере масла марки М14В2), является величина tg5. Представленные результаты показывают также, что в качестве основы для построения датчика

может быть применен емкостной метод определения характеристик диэлектрических потерь, связанных с временем работы и, соответственно, с изменением свойств масла.

Конструкция датчика конденсаторного типа позволяет использовать его в качестве элемента, устанавливаемого в магистралях подачи моторного масла в механические системы дизельных двигателей, а также в магистралях отбора масла и внутри их.

DIELECTRIC CHARACTERISTICS OF ENGINE OILS FOR POWER UNITS, AS MEASURED BY A CAPACITIVE SENSOR

IV. BATURLIA, A.I. KUZMICH, V.V. BARANOV, V.A. PETROVICH, V.Y. SERENKOV, S.A. ZAWATSKI, N.K. FOMENKO, N.S. KAVALCHUK

Abstract

The results of the study sample, depending characteristics of dielectric losses of motor oils with different degrees of aging are given. The technology of controlling the parameters of oil power plants described by means of monitoring systems installed on mobile objects is proposed.

Keywords: dielectric characteristics of motor oils, sensors, dielectric loss tangent, monitoring.

Список литературы

1. Миртов В.К., Мацкевич П.Д., Кузьмич А.И. // Матер. Междунар. науч. конф. «Информационные технологии и системы (ITS 2013)». Минск, 23 октября 2013 г. С. 166-167.

2. ГОСТ Р МЭК 60247-2013. Жидкости изоляционные. Определение относительной диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь (tg delta) и удельного сопротивления при постоянном токе

3. Григоров А.Б., Карножицкий П.В., Слободской С.А. // Вестн. НТУ «ХПИ». 2006. № 25. С. 169-175.

Основные параметры моторного масла в эксплуатации, свидетельствующие о необходимости его замены

В испытательном центре УРЦ «Тэ и Д» есть возможность проанализировать моторное масло, находящееся в эксплуатации, и сделать вывод о необходимости его замены по следующим показателям:

Металлы износа и элементы присадок.

Спектральные методы элементного анализа дают информацию о содержании элементов, которая позволяет судить об интенсивности образования продуктов износа, попадании в масло загрязнений или истощении определенных присадок. Рост или снижение концентраций определенных элементов, относительного нового масла, либо норм, установленных производителем эксплуатируемого оборудования, либо исходя из экспертного опыта, позволяет делать вывод о необходимости замены масла, а также указывать на возможные причины и проблемы, связанные с работой оборудования.

Несколько примеров из заключений протоколов испытаний:

— анализ пробы показал, что имеет место износ делай содержащих железо, алюминий, олово (коленвал, распредвалы, блок цилиндров, клапаны, поршни, коренные и шатунные вкладыши). Рекомендации — заменить масло.

— в масле присутствует Si (пыль). Рекомендации — устранить негерметичность системы питания двигателя воздухом. Заменить масло.

Вязкость.

Вязкость влияет на работу оборудования, потери на трение и толщину масляной пленки, поэтому её измерение и отслеживание изменений играют важную роль в анализе работающего масла. Многие неполадки проявляются через изменение вязкости масла, поэтому оно может оказаться первым признаком гораздо более серьёзной проблемы. Анализируя вязкость работающих моторных масел, эксперты ориентируются на значения кинематической вязкости при 100 градусах Цельсия (рабочая температура масла) и соответствие этого значения классу вязкости по SAE J300. Пониженное значение может свидетельствовать о разжижении масла топливом, разложении базы масла, загрязнение масла растворителями и т. д. Повышенное значение — окисление масла, перегрев, загрязнение сажей и пр. Так или иначе при выявлении несоответствия масла по вязкости определенному классу, в протоколе испытаний в заключении будут отражены возможные причины, а также необходимые рекомендации.

Щелочное число. (TBN)

Мера запаса щелочности моторного масла, характеризующая способность нейтрализовать кислоты, образующиеся при сгорании топлива и попадающие в картер двигателя при прорыве продуктов сгорания. При «старении» масла запас щелочности исчерпывается из-за естественного расхода, и масло становится коррозионно активным. При оценке этого показателя пользуются различными критериями. Общее правило: щелочное число должно превышать кислотное число моторного масла. Некоторые производители указывают свои критерии отбраковки масла по щелочному числу. Например компания «CAT» рекомендует заменить масло при снижении щелочного числа на 50% относительно значения нового масла; в каталоге продукции «PETRO-CANADA» недопустимое значение щелочного числа оценивается как изменение TBN более чем на 3-4 единицы.

Подводя итог вышесказанному, отметим следующее: для оценки пригодности моторного масла, находящегося в эксплуатации необходима его экспертная оценка, основанная на проведении исследований, включающая в себя:

— сравнение измеренных параметров масла со значениями нового масла;

— выводы о работе оборудования исходя из рекомендаций производителя

— выводы о работе оборудования исходя из экспертного опыта.

Как определить качество моторного масла

Хотя большинство моторных масел производится в соответствии с приемлемыми стандартами, их общие и специфические качества могут сильно различаться. Некачественные моторные масла часто попадают на рынок по незнанию или жадности. К сожалению, для неосведомленного автовладельца качественное и некачественное моторное масло будут выглядеть и ощущаться одинаково.

Двигатель и стендовые испытания

Двигатель всегда был идеальной платформой для определения требуемого качества масла.Несмотря на то, что конструкция двигателя была изменена в соответствии со стандартами производительности, топливной экономичности и защиты окружающей среды, двигатель по-прежнему является главным судьей качества масла.

Однако использование двигателя для измерения качества масла в динамометрических испытаниях может оказаться дорогостоящим. Даже в этом случае, чтобы помочь контролировать расходы по гарантии, производители двигателей неизбежно проводят разработку и использование испытаний двигателя при определении качества масла, необходимого для конкретной конструкции или компонента.

Хотя это необходимо, создание повторяемых динамометрических испытаний двигателя может быть сложной задачей.По мере того, как конструкция двигателя постепенно увеличивала мощность по сравнению с двигателями меньшего размера, сложность проведения повторяемых динамометрических испытаний возросла еще быстрее. К счастью, как только уровень качества был определен на динамометре или в полевых условиях, существует гораздо менее затратный подход, который можно применить для более точной оценки качества масла.

Это предполагает использование лабораторных стендовых испытаний, которые тесно связаны с динамометрическими испытаниями двигателя или полевым опытом.Эти стендовые испытания позволяют относительно недорого измерить качество масла. Однако ценность и значимость этого типа испытаний зависит от ряда факторов, включая идентификацию конкретных потребностей двигателя, четкую и последовательную информацию от двигателя либо в динамометрических испытаниях, либо на полевом опыте, а также понимание взаимосвязи между потребности двигателя и физические и / или химические свойства масла.

Свойства моторного масла

Для работы двигателя масло должно обладать определенными физическими и химическими свойствами.Во время работы с маслом двигатель создает ряд рабочих нагрузок, которые отрицательно влияют на долгосрочную способность масла работать на стабильно высоком уровне. Условия эксплуатации также могут сильно различаться в зависимости от окружающей среды и способа использования транспортного средства. Следовательно, выбор моторного масла для удовлетворения конкретных потребностей и условий эксплуатации требует знания нескольких важных свойств масла, включая вязкость.

Вязкость

Вязкость можно определить как сопротивление жидкости потоку.Поскольку молекулы жидкости в некоторой степени притягиваются друг к другу, требуется энергия, чтобы разлучить их и создать поток. Как правило, более крупные молекулы имеют большее притяжение между собой и более высокую вязкость. Энергия, необходимая для преодоления этого притяжения между молекулами и создания потока жидкости, может рассматриваться как форма трения.

Следовательно, вязкость можно определить как форму молекулярного трения. Из всех физических и химических свойств моторного масла его вязкость и вязкость во время использования часто считаются наиболее важными.

Вязкость и предотвращение износа

Это же молекулярное трение предотвращает слишком быстрое вытекание масла, когда две движущиеся относительно друг друга поверхности двигателя сближаются под давлением. Эта неспособность промежуточного масла быстро ускользнуть и его уровень несжимаемости удерживают две поверхности отдельно и предотвращают износ, процесс, который называется гидродинамической смазкой. Чем выше вязкость, тем сильнее притягиваются молекулы масла и тем выше защита от износа.

Класс вязкости

Вязкость смазочного материала всегда ассоциировалась с защитой от износа. В начале своей истории SAE признало вязкость важной для работы двигателя и ввело систему классификации J300, которая устанавливает уровни вязкости для двигателей по ряду классов. Эти сорта определяются уровнями вязкости в одной или двух температурных зонах. Сегодня классы устанавливаются для рабочих температур двигателя и для зимних температур, при которых масло влияет на запуск и перекачку.

Вязкость в рабочих условиях

В первые годы существования автомобильных двигателей масла были просто сформулированы и подчинялись уравнению Ньютона для вязкости — чем больше силы использовалось для движения жидкости (напряжение сдвига), тем быстрее она текла (скорость сдвига). По сути, отношение напряжения сдвига к скорости сдвига — вязкость — оставалось постоянным при всех скоростях сдвига. Все моторные масла того времени были по существу односортными и не имели классификации SAE «W».

Это вискозиметрическое соотношение изменилось в 1940-х годах, когда было обнаружено, что добавление небольших количеств высокомолекулярных полимеров, по-видимому, придает маслу желаемые характеристики текучести как для низкотемпературного запуска, так и для работы двигателя при высоких температурах.Соответственно, эти полимерсодержащие масла были включены в систему классификации вязкости SAE как всесезонные моторные масла, поскольку они отвечали требованиям обеих вязкостно-температурных зон.

С этого времени стали очень популярными всесезонные масла (например, SAE 10W-40, 5W-30, 0W-20 и др.). Однако они больше не были ньютоновскими по характеристикам текучести, поскольку было обнаружено, что вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига. Это считалось важным для смазывания двигателей, которые работали при высоких скоростях сдвига (измеряемых в миллионах обратных секунд), в отличие от нескольких сотен обратных секунд вискозиметров с низким сдвигом, которые затем использовались для определения характеристик моторных масел.

Вискозиметр с высокой скоростью сдвига

Следовательно, возникла необходимость в разработке вискозиметра с высокой скоростью сдвига, чтобы отразить вязкость в двигателях при рабочих температурах. В начале 1980-х годов были разработаны прибор и методика, которые могли достигать нескольких миллионов обратных секунд при 150 градусах Цельсия, а также обеспечивать высокие скорости сдвига при других температурах как для свежих, так и для отработанных моторных масел.

Инструмент получил название вискозиметр-имитатор конического подшипника.Метод был принят ASTM как метод испытаний D4683 для использования при 150 ° C (а в последнее время как D6616 для использования при 100 ° C). Это критическое стендовое испытание качества моторного масла стало известно как вязкость при высоких температурах и высокой скорости сдвига (HTHS). Затем были введены минимальные пределы для различных марок в системе классификации вязкости SAE.

Интересно, что позже было показано, что этот инструмент был уникальным и в основном абсолютным в том, что он позволял измерять как крутящий момент сдвига или напряжение сдвига, так и скорость сдвига во время работы.Это единственный известный вискозиметр, способный на это.

Вязкость и гелеобразование масла при низких температурах

Первоначально всесезонные моторные масла были введены для снижения вязкости масла при низких температурах и облегчения запуска двигателя. Это важное преимущество стало очевидным, и с тех пор всесезонные масла стали самой популярной формой моторного масла во всем мире.

С более легким запуском двигателя при низких температурах стала очевидной другая проблема — прокачиваемость масла.Это была значительно более серьезная проблема, поскольку недостаточная прокачиваемость масла могла вывести двигатель из строя. В ходе динамометрических испытаний в холодильной камере было определено, что существует две формы проблемы прокачиваемости. Первый был просто связан с высокой вязкостью и назывался ограниченным потоком.

Второй был менее очевидным и включал гелеобразование масла в результате длительного цикла глубокого охлаждения. Это было названо «воздушным связыванием», поскольку масляный насос стал воздушным в результате того, что столб масла был вытянут из поддона, и масло не заполнило эту пустоту, как показано на Рисунке 1.

Этих знаний и стендового теста, которые изначально, казалось, предсказывали обе формы отказа, было недостаточно. Зимой 1979-80 гг. В Су-Фолс, Южная Дакота, цикл охлаждения показал, что связывание воздуха может происходить при относительно мягких условиях охлаждения. За 24 часа был разрушен ряд двигателей, содержащих масло.

Цикл охлаждения создавал условия, при которых масло становилось связанным с воздухом. Этот дорогостоящий инцидент выявил необходимость в более чувствительном стендовом испытании, которое точно предсказало бы тенденцию отказов в перекачиваемости, связанной с воздухом.

Индекс гелеобразования

Моторное масло, связанное с воздухом, которое вызвало поломки в Су-Фолс, послужило убедительным примером. Был разработан новый прибор и методика лабораторных испытаний, чтобы указать на любую тенденцию испытательного масла к желатинизации. Этот метод, предусматривавший непрерывную работу на малой скорости цилиндрического ротора в свободно окружающем статоре, был немедленно включен в спецификации моторного масла и позже стал ASTM D5133.

Это не только показало тенденцию масла к ограничению текучести, но также указывало на степень гелеобразования, которое могло произойти в измеренном диапазоне температур (обычно от минус 5 до минус 40 градусов C).Параметр был назван индексом гелеобразования. Сегодня спецификации моторных масел для всесезонных масел требуют максимального индекса гелеобразования 12.

Вязкость и поглощение энергии

Несмотря на то, что вязкость полезна для двигателя в предотвращении износа из-за гидродинамической смазки, она также имеет некоторые отрицательные аспекты, которые могут повлиять на эффективность работы двигателя. Молекулярное трение масла, которое разделяет две поверхности в относительном движении, требует энергии для его преодоления.Это значительное количество энергии от двигателя в обмен на обеспечиваемую защиту от износа. Таким образом, тщательное определение вязкости масла имеет решающее значение для владельцев транспортных средств и правительств, устанавливающих ограничения по экономии топлива.

Снижение вязкости масла может быть важным шагом в уменьшении вязкого трения для повышения эффективности использования топлива. Интересно отметить, что за последние несколько лет увеличилось количество автомобилей, работающих с моторными маслами с более низким уровнем вязкости, что заметно повысило эффективность их двигателей.

Десять лет назад самыми низкими классами вязкости по SAE были масла SAE 0W-20 и 5W-20, при этом SAE 20 обладало минимальной вязкостью при высокой скорости сдвига 2,6 сантипуаз (сП) для имитации работы двигателя при 150 ° C. На рис. моторные масла, продаваемые в Северной и Южной Америке, а также для моторных масел SAE 5W-30.

Японские автопроизводители недавно потребовали еще более низких классов вязкости. Как следствие, SAE ввело три новых эксплуатационных класса, обозначенных как SAE 16 (2.Минимум 3 сП при 150 ° C), SAE 12 (минимум 2,0 сП при 150 ° C) и SAE 8 (минимум 1,7 сП при 150 ° C). Эти требования к классам также показаны на Рисунке 2 для сравнения.

Ни одно из этих низкосортных масел еще не поступило на рынок для анализа. Поскольку вязкость напрямую связана с количеством энергии, затрачиваемой двигателем на защиту от износа за счет гидродинамической смазки, можно ожидать, что такое снижение вязкости даст важные преимущества с точки зрения топливной экономичности, но только для двигателей, предназначенных для их использования.

Индекс топливной эффективности, зависящий от вязкости

Учитывая влияние вязкости масла на двигатель, была разработана методика расчета влияния моторных масел на эффективность использования топлива. Чтобы иметь смысл, значения вязкости должны были быть получены при высоких скоростях сдвига, связанных с работой в определенных частях двигателя.

Более ранние динамометрические исследования определили процент трения и рабочую температуру пяти основных участков смазки в поршневом газовом двигателе, ответственных почти за все потери эффективности.Эта информация была использована для разработки параметра индекса вязкой топливной эффективности (V-FEI).

При этом значении, которое находится в диапазоне от 0 до 100, чем выше V-FEI данного моторного масла, тем меньше энергии теряется из-за вязкости и, следовательно, тем более экономичен двигатель. Хотя разные конструкции двигателей могут иметь разные уровни трения в основных смазочных областях, использование этих данных о трении дает сравнительную ценность для моторных масел.

На рисунке 3 показано среднее значение моторных масел SAE 0W-20 и 5W-30 на рынках Северной и Южной Америки с 2008 по 2014 год.Для сравнения, средний V-FEI для SAE 0W-20 и 5W-30 в более раннем исследовании составлял 46 и 47 соответственно.

Как и ожидалось, было определено, что среднегодовые всесезонные масла SAE 0W-20 способствовали большей топливной экономичности двигателя, чем усредненные всесезонные масла SAE 5W-30, из-за разницы в вязкости, показанной на рисунке 2. За исключением 2012 года, Увеличение V-FEI эквивалентно примерно 7-8 процентам зависящей от вязкости топливной эффективности.

Уменьшение средней топливной эффективности моторных масел SAE 0W-20, собранных в 2012 году, может указывать на разработку составов, отвечающих опасениям автопроизводителей, что преимущества гидродинамической смазки не будут потеряны в усилиях по повышению топливной эффективности.

Летучесть моторного масла

Другой аспект, который следует учитывать при снижении вязкости составов моторных масел, заключается в том, что такое снижение чаще всего достигается за счет использования базовых масел с более высокой летучестью. Улетученное масло уменьшает количество смазочного материала, обслуживающего двигатель, и может содержать компоненты, загрязняющие выхлопной катализатор, что отрицательно влияет на способность катализатора уменьшать смог. Масло, остающееся после потери более летучих компонентов, также будет более вязким и поглощающим энергию.

На рис. 4 показан отклик двух самых летучих всесезонных моторных масел. Также показана максимальная летучесть, установленная Международным комитетом по стандартизации и одобрению смазочных материалов (ILSAC).

В последние несколько лет стало очевидно, что классификационные категории SAE 0W-20 и 5W-30 были разработаны для соответствия спецификации волатильности ILSAC с приемлемым запасом. Эти результаты предполагают, что контроль летучести может быть менее требовательным для недавно классифицированных всесезонных масел, обозначенных как SAE 0W-16, 0W-12 и 0W-8.

Выбросы и летучесть фосфора

Растворимые соединения фосфора, такие как диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP), уже много лет используются при составлении моторных масел. Эти противоизносные и антиокислительные составы оказали существенную поддержку при разработке современных двигателей.

В середине 1900-х годов поршневой двигатель был признан одним из основных источников загрязнения воздуха. Несгоревшие или частично сгоревшие углеводороды из выхлопных газов двигателей были преобразованы солнечным светом в ядовитые газообразные углеводороды, которые образовали смог в некоторых крупных городах.

Как следствие, в 1970-х годах были разработаны каталитические нейтрализаторы выхлопных газов для обработки выхлопных газов и их преобразования в диоксид углерода и воду. К сожалению, спустя годы после разработки каталитического нейтрализатора было обнаружено, что некоторые элементы в бензине или моторном масле, включая фосфор и серу, дезактивируют катализатор, покрывая его. В конечном итоге это привело к ограничению количества этих химикатов в моторном масле и топливе.

Индекс выбросов фосфора

Тест на летучесть Селби-Ноака был разработан в начале 1990-х годов как лучший и безопасный подход для определения летучести моторного масла.Он собирал летучие компоненты теста на летучесть для дальнейшего анализа, который был полезен при обнаружении фосфора и серы. При первом анализе летучих веществ, собранных в ходе стендовых испытаний, было очевидно, что фосфорные добавки в моторных маслах также производили фосфор в результате разложения присадок.

На основе этих результатов был разработан параметр, связанный с количеством фосфора, высвобожденного во время испытания, который называется индексом выброса фосфора (PEI).

На рисунке 5 показано изменение PEI за последние восемь лет. Очевидно, что значительный прогресс был достигнут в снижении разложения фосфора и / или летучести этих двух всесезонных классификаций SAE. Снижение PEI до 6-10 миллиграммов на литр моторного масла является значительным изменением в защите каталитического нейтрализатора от воздействия фосфора.

В связи с тенденцией к созданию более компактных, экономичных двигателей с турбонаддувом, генерирующих более высокие температуры во время работы, стендовые испытания, которые могут выявить тенденции выбросов фосфора в составе масла, были бы полезны при разработке смазочных материалов, наиболее подходящих для двигателя и окружающей среды.

Содержание и летучесть фосфора

Насколько влияет фосфор в моторном масле на количество фосфора, улетучивающегося во время работы двигателя, является важным вопросом, влияющим на выбор присадок в составе масла. На рисунке 6 показано содержание фосфора в ряде моторных масел SAE 0W-20 и 5W-30 в зависимости от полученных значений PEI.

Данные показывают, что летучесть фосфора, полученная с помощью теста Селби-Ноака, практически не связана с количеством фосфора, присутствующего в масле в качестве добавки.Отсутствие корреляции между фосфором в моторном масле и количеством испарившегося фосфора проявляется в низких значениях коэффициента корреляции (R²).

Этот параметр был бы близок к единице, если бы концентрация фосфора влияла на его летучесть. Как показано на рисунке 6, значения, полученные на основе данных, намного ниже: R² составляет 0,05 для моторных масел SAE 0W-20 и 0,17 для моторных масел SAE 5W-30.

Данные PEI в основном сгруппированы по значениям от 2 миллиграммов на литр до примерно 30 миллиграммов на литр.Однако небольшое количество значений PEI превышает 40 миллиграммов на литр. Эти моторные масла могут быть более вредными для катализатора выхлопных газов. Однако, как показано на Рисунке 5, уровни PEI заметно снизились за последние несколько лет.

Несомненно, качество моторных масел будет играть гораздо большую роль в более компактных и мощных двигателях с турбонаддувом, которые выходят на автомобильный рынок. Однако установить качество моторного масла по внешнему виду практически невозможно.

Это определение можно сделать только при использовании масла или его предварительном испытании. Очевидно, что последний вариант является наиболее предпочтительным для владельцев автомобилей, которые вкладывают значительные средства и нуждаются в хорошо функционирующем и надежном двигателе.

Об авторе
Об авторе

Оценка ухудшения качества масла в бензиновом двигателе по параметрам окисления и нитрования с помощью недорогого ИК-датчика

Чтобы двигатель внутреннего сгорания сохранял высокие эксплуатационные характеристики и в то же время оставался долговечным, используемое моторное масло имеет большое значение.Тем не менее, разложение масла значительно ускоряется, если двигатель эксплуатируется в жестких условиях, таких как очень высокие температуры, запуск двигателя при низких температурах или при высоком давлении [1]. Для достижения различных функций моторного масла параметры износа моторного масла претерпевают многократные изменения. Поскольку эти параметры износа меняются, они влияют на качество моторного масла. В результате, как только эти параметры достигают определенного значения, масло не может использоваться в двигателе, не влияя на производительность и работу двигателя.В целях продления периода, в течение которого масло может использоваться, с маслом комбинируются различные присадки, которые, в свою очередь, превращают масло в сложное углеводородное соединение. Даже когда масло стареет, в масло добавляется много загрязняющих веществ, таких как частицы износа, сажа, вода, гликоль при обслуживании. В данной ситуации определение и измерение уровня износа моторного масла становится очень сложным. Два других фактора, которые играют роль в этом процессе ухудшения, — это условия вождения, а также состояние двигателя.Производители автомобилей предоставляют инструкции и рекомендации относительно того, когда следует менять моторное масло. Однако эти рекомендации предполагают стандартные условия вождения. Однако, если расстояние, пройденное транспортным средством, меньше километража, указанного производителем, и поддерживаются надлежащие условия вождения, есть вероятность, что качество масла не может ухудшиться до точки, когда его необходимо заменить. Поскольку Индии необходимо импортировать большую часть сырой нефти, которая необходима для производства моторного масла, существует большая потребность в количественной оценке уровня износа масла перед его заменой во время обслуживания.Кроме того, отслеживание уровней износа также предоставляет соответствующую информацию об утечках охлаждающей жидкости или топлива или экстремальном износе двигателя, который может привести к отказу двигателя, тем самым сокращая промежуток между периодами обслуживания транспортного средства. Существует множество методов измерения уровня износа в лаборатории. Эти методы зависят от различных параметров, таких как сульфирование, нитрование, вязкость, окисление и, следовательно, может быть определена общая кислота, а также общие щелочные числа, содержание гликоля и воды.Также можно определить содержание антиоксидантов в масле. Использование этих методов обеспечивает истинный уровень износа. Однако, поскольку эти методы имеют разрушительный характер, замена моторного масла намного дешевле, особенно в случае легковых автомобилей. Следовательно, существует большая потребность в дешевом количественном определении износа моторного масла, используя метод испытаний, который не является разрушительным.

Используемое моторное масло можно контролировать в автономном режиме или в режиме онлайн.Двигатели больших размеров и стационарные обязательно нуждаются в мониторинге в онлайн-состоянии. По очевидным причинам мониторинг состояния в режиме онлайн обходится дороже, чем мониторинг состояния в автономном режиме. Для двигателей объемом до 1200 куб. См, используемых в легких транспортных средствах, легковых автомобилях или фургонах, определение состояния масла в двигателе может быть выполнено путем аппроксимации на основе параметров транспортного средства. Этими параметрами могут быть длина пути, скорость автомобиля, температура двигателя и так далее.Одним из ограничений автономного анализа, который выполняется в лаборатории, является то, что для отбора проб и анализа результатов требуется гораздо больше времени.

Датчики могут использоваться для контроля некоторых химических, а также физических параметров моторного масла, которые могут количественно определить уровень износа. Одним из инструментов, который оказался очень мощным и практичным для анализа отработанного масла, является ИК-анализ. Спектр ИК-поглощения позволяет обнаружить разрушение нескольких компонентов масла.Некоторые из них — нитрование, окисление и т. Д. ИК может также обнаруживать различные загрязнители, содержащиеся в масле, такие как противоизносные компоненты, топливо, сажа, побочные сульфаты, гликоль и т. Д. [2, 3]. Одним из наиболее важных параметров, который контролируется с помощью FTIR-спектроскопии [4,5,6] при анализе отработанного масла, является индекс окисления или степень окисления. Когда температура высока и в воздухе присутствует кислород, происходит процесс окисления. Именно из-за окисления образуется ряд соединений, содержащих карбонилподобные карбоновые кислоты.Химический эффект окисления приводит к тому, что масло становится кислым из-за присутствия карбоновых кислот, что приводит к коррозии. Физическое изменение, вызываемое окислением, заключается в том, что вязкость масла повышается в зависимости от количества кислорода, который используется в результате процесса [7, 8]. В зависимости от типа противоизносных компонентов, сульфонатных моющих средств, материалов-антиоксидантов, карбонильных соединений, гидроксила и т. Д. Наблюдается поглощение инфракрасного излучения на характерной длине волны во всех ковалентных химических связях в органических молекулах [9].Maleville et al. [8] показали, как на процесс окисления влияет содержание ароматических веществ и серы, а также состав масел из-за потребления кислорода и испытаний на тонкопленочное окисление. Измерения вариаций концентрационных профилей в области поглощения карбонила (C = O) (1820–1650 см ⁻¹) показали, что все упомянутые выше побочные продукты имеют колебания, которые очень характерны в этой области, а именно кетоны (1725–1705 см, ^–1), карбоновая кислота (1725–1700 см, ^–1) и сложный эфир (1750–1725 см, ^–1) [10,11,12].Следующие стандарты ASTM были разработаны на основе огромного количества информации, которую можно получить из ИК-спектра, а также надежных результатов: ASTM E2412, D7412, D7414, D7415, D7418 и D7624. Это включает определение объема испытаний масла с использованием метода FTIR [13]. Обзор литературы показывает, что вблизи волновых чисел 860 см ⁻¹ и 970 см ⁻¹ поглощение является самым высоким, и это связано со временем окисления, и для каждого из этих времен окисления скорость поглощения сильно отличается от всех других времен [9].Указанные выше волновые числа ближе к ИК-спектрам, и их измерения можно легко провести с помощью метода УФ-спектроскопии. Этот метод называется методом абсорбционной спектроскопии / спектроскопии отражения. Эта область измерения используется для области, которая ближе к измерению ИК-диапазона, и для света в видимой области. Этот метод используется для порционного расчетного определения различных аналитов. Кроме того, для определения общего кислотного числа отработанных минеральных масел можно использовать метод FTIR [14] или данные ИК-спектров [15].Для контроля окислительной десульфуризации легкого оборотного масла [16] также может быть использована ИК-Фурье спектроскопия. Антиоксиданты, которые можно определить с помощью ультрамикроэлектродов [17], влияют на окисление моторного масла.

Кроме того, в современной литературе также объявлено о частичном количественном наблюдении за истощением присадок (диалкилдитиофосфаты цинка), а также других продуктов разложения присадок в масляной матрице, которая является сложной и возникает в результате состава масла, порчи и загрязнения, включая частицы износа, полимеризованные продукты распада, а также сажа [18].Многие другие типы датчиков, такие как индуктивные, кондуктивные [19], оптические и акустические датчики, встроенные датчики для измерения различных свойств масла [20, 21], используются для количественной оценки ухудшения качества моторного масла. Для обнаружения окисления базового масла и повышения кислотности [22] используются потенциометрические датчики с толстой пленкой (TF), которые зависят от ионоселективных электродов. Большой потенциал демонстрируют методы оптических измерений для контроля качества нефти, особенно в ИК-области спектра.Примером этого является многоканальная абсорбционная спектроскопия без дифракции инфракрасного излучения (NDIR) или ИК-спектроскопия [23]. Этот метод также используется в лабораториях, что позволяет улучшить корреляцию онлайн-данных и результатов, полученных в лаборатории. Bley et al. [23] продемонстрировали уменьшенную многоканальную систему ИК-датчиков, чтобы показать разницу между возрастающим окислением и ростом загрязнения воды для синтетического моторного масла [23].

Как упоминалось в опубликованной ранее литературе, разработка инфракрасного датчика, в котором используется пониженное полное отражение (ATR), делает возможным наблюдение за смазочными материалами в режиме онлайн [24].Раушер и др. [25] разработали датчик, основанный на принципе недисперсионного измерения поглощения инфракрасного излучения, а также систему передачи, состоящую из двух тонкопленочных инфракрасных излучателей, а также двух четырехканальных пироэлектрических детекторов. Существует семь типов оптических полосовых фильтров, которые используются для отслеживания изменений в поглощении инфракрасного спектра масла для судовых редукторов, а также масла для ветряных турбин.

Было бы интересно узнать, справедливо ли исследование анализа моторного масла, испорченного в лаборатории, для проб, взятых в полевых условиях.Есть отчеты, сделанные ранее исследователями об экспериментально испытанной нефти, которая разлагалась в лаборатории в контролируемой среде [2, 7, 9, 23, 26]. Исследования, опубликованные в существующей литературе, показывают, как наличие сажевого фильтра (DPF) влияет на содержание загрязняющих веществ, таких как Fe, Cr, Ni, Pb, а также на степень изменений физических и химических параметров, таких как Общее щелочное число, общее кислотное число, кинематическая вязкость в течение срока службы моторного масла [27].Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы предложить недорогое решение для измерения деградации моторного масла с использованием сравнения результатов анализа, полученного с помощью пары устройств, которые позволили довольно быстро оценить качество смазочных масел, в то время как они использовались с помощью метода FTIR, а также для измерения пропускания с помощью УФ-спектрофотометра. Это было связано с недорогой установкой ИК-датчика, где коэффициент пропускания (T) — это количество света, прошедшего через раствор.Изменения, произошедшие в конкретных физико-химических свойствах моторных масел во время их использования, фактически составили основу оценки. В разделе результатов и обсуждения статьи графически представлена информация об интенсификации и направлении изменений указанных физико-химических характеристик, таких как степень окисления, степень нитрования, изменение коэффициента пропускания.

Влияние моторного масла на выбросы и экономию топлива

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Тяжелые углеводороды, полученные из моторного масла, вносят значительный вклад в содержание органического углерода в твердых частицах дизельного топлива. Кроме того, присадки к смазочным маслам являются основным источником металлической золы, которая накапливается в сажевых фильтрах. Одним из основных драйверов в разработке рецептур масел для дизельных двигателей с доочисткой выхлопных газов является снижение содержания сульфатной золы, фосфора и серы.Благодаря своему влиянию на трение моторные масла также могут влиять на расход топлива двигателем.

Характеристики выбросов

Свойства моторных масел могут влиять на выбросы двигателя разными способами. Как обсуждалось в разделе «Твердые частицы выхлопных газов», известно, что тяжелые углеводороды, полученные из моторного масла, вносят значительный вклад в органическую фракцию (OF) или органический углерод (OC) твердых частиц дизельного топлива [429] . Углеводороды моторного масла также предположительно вносят вклад в режим зародышеобразования OF и, следовательно, в количество частиц в выбросах [828] .Другим возможным источником выбросов количества частиц являются полимеры с высокой молекулярной массой, такие как модификаторы вязкости, одну молекулу которых теоретически можно было бы посчитать как частицу приборами для подсчета частиц.

Эти выбросы смазочного масла регулируются за счет снижения количества масла, потребляемого двигателем. Этого можно достичь за счет (1) конструкции двигателя и / или (2) изменения свойств масла, таких как более низкая летучесть, лучшая совместимость с уплотнениями для минимизации утечек и лучшая моющая / окислительная стабильность для минимизации отложений в цилиндрах.

Расход масла тяжелыми дизельными двигателями, отвечающими стандартам выбросов на шоссе US EPA 2004, можно оценить на основе сравнительного исследования, проведенного на 4 тяжелых и 3 легких тяжелых дизельных двигателях, работающих в течение цикла на основе AVL. 8-режимный цикл [1270] . Основываясь на этой работе, удельный расход масла на тормозах этих двигателей оценивается в диапазоне от 0,09 до 0,45 г / кВтч. Это составляет около 0,2% или меньше расхода топлива.

Для дизельных двигателей с низким уровнем выбросов, использующих доочистку, наиболее важным аспектом выбросов дизельного моторного масла является его совместимость с технологиями последующей обработки выхлопных газов.Существует три основных механизма возможного взаимодействия между компонентами смазочного масла и устройствами дополнительной обработки:

Накопление золы в сажевых фильтрах, которая является источником повышенного падения давления и требует периодического обслуживания (очистки) сажевого фильтра.
Отравление катализаторов некоторыми элементами из пакета присадок к смазочным маслам, такими как фосфор, цинк или сера.
Образование сульфатов после катализируемого DPF или других катализаторов окисления.

###

Моторные масла с низкой вязкостью: Изучение эффектов износа и ключевых параметров масла при испытании парка двигателей для тяжелых условий эксплуатации

Основные моменты

•: LVO — экономичное решение для снижения выбросов CO ₂ в двигателях.
•: Было проведено испытание парка машин для оценки характеристик LVO и воздействия износа двигателя.
•: Обнаружена небольшая разница в износе из-за LVO, в основном зависящая от конструкции двигателя.
•: Вязкость HTHS показала уменьшенные вариации во время испытания.
•: Не было обнаружено значительных изменений в потреблении масла из-за LVO.

Реферат

Моторные масла с низкой вязкостью (LVO) считаются ключевым фактором повышения экономии топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Принимая во внимание, что использование LVO может подразумевать изменение трибологических состояний, обнаруженных в ICE, цель данной работы — испытать LVO на реальном парке автомобилей с акцентом на износ двигателя и ключевые показатели эффективности масла.

В этом испытании участвовали 39 автобусов, две технологии двигателей и четыре различных смазочных материала. Для каждого образца среди других свойств измеряли элементный состав частиц износа методом ICP-AES и вязкость масла при HTHS.

Результаты показали, что при правильном составе масла нет существенной разницы при использовании LVO с точки зрения износа двигателя, изменения вязкости HTHS и расхода масла.

Сокращения

Двигатель внутреннего сгорания ICE

CNG

Сжатый природный газ

ICP-AES

Атомно-эмиссионная спектрометрия с помощью индуктивно связанной плазмы

HTHS

Высокотемпературный сдвиг

CIE

Двигатель с воспламенением от сжатия

Европейское производство автомобилей ACEA

SAE

Общество автомобильных инженеров

OEM

Производитель оригинального оборудования

EGR

Рециркуляция выхлопных газов

об / мин

API

Американский институт нефти

ASTM

Американское общество по испытаниям материалов

FT-IR

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье

Ключевые слова

Низковязкие масла

Износ двигателя

Экономия топлива

Вязкость HTHS

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Цитирующие статьи

Пояснения к тестам — techenomics.net

1. АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ
Спектроскопия определяет количество и тип изнашиваемых металлов, присадок, загрязнений как в новом, так и в отработанном смазочном масле. Путем определения содержания металла можно предупредить о серьезности и типе проблемы, возникающей в отсеке оборудования. Спектрометрический анализ позволяет обнаруживать металлы размером до 8 микрон.Все измерения производятся в частях на миллион (ppm). Основываясь на обширных знаниях как смазочных материалов, так и оборудования, исправность масла может быть проанализирована путем интерпретации источника каждого металла.

A. ИЗНАШИВАЕМЫЕ МЕТАЛЛЫ
Основная цель анализа масла — выявить изнашиваемые металлы. Износ при трении возникает при относительном движении смазываемых поверхностей, несмотря на то, что эти поверхности обычно покрыты масляной пленкой. Идентифицированные металлы:

Свинец — обычно мягкий металл, чаще всего связанный со втулками и стержневыми подшипниками.Сильно окисленное моторное масло может повредить материал подшипника, что приведет к повышенным показаниям свинца.

Железо — в основном поступает из гильз цилиндров, колец, коленчатого вала, распределительного вала, штоков, клапанного механизма, шестерни масляного насоса, пальцев, чугунных деталей и шестерен. Обычно обнаруживается в виде мелких частиц в результате истирания или износа.

Алюминий — Обычно производится из поршней, турбинных подшипников, коренных и стержневых подшипников, насосов, упорных подшипников и шайб, пластин и алюминиевых отливок. Алюминий, связанный с кремнеземом, указывает на грязь.Алюминий, обнаруженный в гидравлической системе, обычно должен быть из-за попадания грязи, а в бортовых передачах может быть грязь или песок.

Медь — обычно как мягкий металл, присутствующий в коренных и стержневых подшипниках, сердечнике маслоохладителя, дисках сцепления, латунных и бронзовых втулках и наружной обойме роликовых подшипников. В двигателях это должно быть из-за течи водяного насоса или сердечника охлаждающей жидкости. Если он обнаружен вместе с калием, натрием и гликолем, он будет поступать из маслоохладителя. Если он обнаружен вместе со свинцом и оловом, он исходит из подшипника или втулки.

Хром — Обычно твердый металл, образующийся из поршневых колец, гильз, выпускных клапанов, покрытия вала, роликовых подшипников, игольчатых подшипников, валов, штоков, шестерен, сплавов нержавеющей стали. Его присутствие указывает на то, что присутствует что-то более твердое, обычно это кремнезем и глинозем. Хром, содержащийся в гидравлической системе, поступает из штоков цилиндров и золотников клапанов.

Олово — Обычно встречается в подшипниках, латунных или бронзовых втулках и в порожках. Олово, связанное со свинцом и медью в двигателях, указывает на износ подшипников.

Никелевый сплав Клапаны, коленчатые валы, распределительные валы, подшипники и валы. Это, вероятно, наиболее распространенные металлы, используемые в двигателях, трансмиссиях, гидравлических системах и зубчатых передачах.

B. КОНТАМИНАНТЫ
Кремний — Кремний может указывать на загрязнение пробы масла или попадание грязи / пыли во впускную систему двигателя. Другой причиной может быть чрезмерное использование герметиков, содержащих силикон для уплотнения определенных частей двигателя или коробки передач. Высокий уровень силикона может привести к вспениванию масла и потере качества смазки и способности теплопередачи.
При подозрении на загрязнение силиконом может потребоваться испытание на пенообразование отработанного масла. Его присутствие в новых двигателях указывает на то, что при сборке использовался жидкий силиконовый герметик, который обычно смывается при первой замене масла. Натрий-натрий, связанный с бором и калием, подтверждает загрязнение гликолем. Обычно встречается в качестве охлаждающей жидкости или химических ингибиторов.

Калий — Обычно содержится в составах охлаждающих жидкостей и больше не является добавкой к моторным маслам. Его присутствие с натрием указывает на загрязнение охлаждающей жидкости.

C. ДОБАВКИ
Моторное масло разработано для выполнения ряда ключевых функций, таких как смазывание движущихся частей, передача тепла и снижение трения при нормальных условиях движения. Чтобы улучшить характеристики масел и даже придать им дополнительные свойства, используются присадки.

Сера — присадка для экстремального давления, обнаруженная вместе с фосфором. Агенты, работающие против экстремального давления, связываются с металлическими поверхностями, не позволяя им соприкасаться даже при высоком давлении.

Бор — противозадирная присадка, обычно содержащаяся в охлаждающих жидкостях.

Фосфор (P), цинк (Zn) — обычно содержится в противоизносных маслах для зубчатых передач и гидравлики, а также в дизельных и бензиновых моторных маслах в качестве противоизносной / антиоксидантной присадки, которая действует как пленка, окружающая металл. части, помогая держать их разделенными.

Магний (Mg), кальций (Ca), барий (Ba) — присадка моющего типа, которая обеспечивает некоторую щелочность и помогает нейтрализовать кислоты, образующиеся при сгорании дизельного топлива.

2. ЧАСТИЧНЫЙ ПОДСЧЕТ
Обычно используется для контроля гидравлических систем, трансмиссий и турбин.Подсчет частиц указывает на чистоту масла путем определения уровня присутствующих твердых загрязняющих частиц. Этот метод часто используется в сочетании со спектрометрическим анализом. Подсчет частиц — это измерение всех частиц, которые накопились в системе, включая металлические и неметаллические, волокна, грязь, воду, бактерии и любые другие виды мусора. Используя принцип светорассеяния, можно анализировать размер частиц в микроскопии. Результаты представлены с использованием кодирования уровня ISO 4406.Из-за темной непрозрачности моторные масла не могут быть проанализированы этим методом.

3. Вязкость
Вязкость измеряет сопротивление смазочного материала текучести (толщину жидкости) при температуре и считается наиболее важным физическим свойством масла. Обычно для большинства анализов масла используются две температуры: 40 ° C (масла ISO) и 100 ° C (масла SAE). Определение вязкости масляной ванны, нагретой до одной из двух эталонных температур.

Небольшую пробу масла нагревают в капиллярной трубке до тех пор, пока она не достигнет равновесия с температурой бани.

Затем масло заставляет течь вертикально вниз под действием силы тяжести через область измеряемого объема внутри трубы и отсчитывает время по мере прохождения через эту область. Вязкость смазки рассчитывается исходя из времени нахождения в зоне измерения. Индекс вязкости (VI) смазочного материала измеряется на основе значений вязкости при 40 oC и 100 oC и позволяет идентифицировать сорт смазочного материала как моно / мульти

4. ОКИСЛЕНИЕ
Окисление может увеличить износ, снизить производительность и сократить срок службы оборудования.Окисление — это химическое разложение смазки, вызванное реакцией с кислородом, в первую очередь при высоких температурах.

Хотя большинство смазочных материалов содержат специальные присадки, препятствующие окислению, чрезмерное окисление все же может происходить в некоторых условиях эксплуатации. Когда это происходит, образуются самые разные вредные побочные продукты, которые увеличивают износ компонентов, снижают производительность и сокращают срок службы оборудования.

Высокий уровень окисления указывает на загустение масла и приведет к отказу оборудования из-за недостаточной смазки.Уровень окисления можно определить по инфракрасным сигнатурам масла, и любое отклонение от образца первичного масла указывает на его серьезность.

5. НИТРАЦИЯ
Нитрация указывает на чрезмерный «прорыв» от стенок цилиндра и компрессионных колец. Это также может быть связано с присутствием азотной кислоты, которая ускоряет окисление. Несоответствие между окислением и нитрованием указывает на проблемы с соотношением воздуха и топлива.

По мере увеличения нитрования общее кислотное число и вязкость одновременно увеличиваются, а общее щелочное число уменьшается.Обычно нитрование — это химическое разложение масла, вызванное действием оксидов азота, и его побочные продукты попадают в масло из-за удара мимо компрессионных колец.

6. ОБЩЕЕ КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО (TAN)
Кислотное число обозначает количество кислоты, которое присутствует в смазке, чтобы сделать смазку химически нейтральной. Повышенные значения указывают на окисление и загрязнение. Часто используется для определения исправности смазки.

7. ОБЩЕЕ БАЗОВОЕ ЧИСЛО (TBN)
Общее щелочное число измеряет щелочной резерв смазочного материала или способность нейтрализовать кислоту.Новое моторное масло должно иметь относительно более высокие значения общего щелочного числа, и со временем оно истощается. По мере того, как базовое число смазочного масла становится ниже, пора менять масло.

8. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ИНДЕКС ЧАСТИЦ PQ INDEX
PQ Index — это показатель общего содержания черных металлов в масле. Квантификатор частиц подвергает смазку воздействию магнитного поля, а присутствие черных металлов создает искажение магнитного поля. Если индекс PQ невелик, содержание черных металлов меньше, и наоборот.

Для получения этого показателя образцы масла подвергаются воздействию сильного магнитного поля, которое искажается проходящими над ним частицами железа. Пределы установлены на низком уровне, поэтому основные проблемы могут быть обнаружены немедленно. Этот метод в основном используется для тестирования дифференциалов, трансмиссионных масел и трансмиссионных масел. PQ Index улавливает частицы железа любого размера, а не только до 8 микрон.

9. Содержание воды по Карлу Фишеру
Титрование по Карлу Фишеру — широко используемый аналитический метод для количественного определения содержания воды в нефти.Его фундаментальный принцип основан на реакции Бунзена между йодом и диоксидом серы в водной среде. Вода может деформировать смазку между металлическими поверхностями.

10. SOOT
Сажа, как правило, представляет собой нечистые частицы углерода, образующиеся в результате неполного сгорания углеводорода. Топливная сажа состоит из углерода и всегда содержится в масле для дизельных двигателей. Лабораторные испытания используются для определения количества топливной сажи в пробах отработанного масла. Уровень топливной сажи является хорошим показателем эффективности сгорания двигателя и требует регулярного контроля.Основная причина этого — неправильное соотношение воздух / топливо, низкое качество топлива и неправильная регулировка форсунок. Чрезмерное количество сажи указывает на проблемы с синхронизацией, чрезмерную заправку или подтекание форсунок, изношенные компрессионные кольца.

11. РАЗБАВЛЕНИЕ ТОПЛИВА
Разбавление масла несгоревшим топливом снижает эффективность смазки. Разбавление смазки может привести к снижению прочности смазочной пленки. В зависимости от определенных переменных, когда разбавление топлива превышает 2,5–5%, необходимо предпринять корректирующие действия.Разбавление топлива измеряется как газовой хроматографией, так и измерителем разбавления топлива. Разбавление топлива можно определить по значениям вязкости. Разбавление топлива — это сырое топливо, находящееся в картере. Основными причинами этого являются негерметичные уплотнения форсунок или перемычки, негерметичный топливный насос, чрезмерный холостой ход, позволяющий несгоревшему топливу выходить за компрессионные кольца.

Исследование корреляции физико-химических, реологических и трибологических параметров моторных масел

Физико-химические и трибологические исследования минеральных и синтетических промышленных моторных масел были проведены с целью изучения изменчивости их характеристик и предложения обобщенной взаимосвязи между различными физико-химическими и эксплуатационными параметрами.Физико-химические параметры были определены с использованием стандартных процедур испытаний, предложенных в ASTM и индийских стандартах (BIS). Реологические параметры этих смазочных материалов были исследованы для определения их текучести. Трибологические характеристики с точки зрения их антифрикционных и противоизносных свойств были изучены с помощью четырехшарикового триботестера. Был проведен корреляционный и регрессионный анализ, чтобы установить взаимосвязь между физико-химическими и трибологическими параметрами, а также выявить причины изменчивости характеристик.С помощью регрессионного анализа была установлена эмпирическая зависимость для расчета коэффициента трения как функции физико-химических свойств. Разработанная зависимость имеет изрядную степень надежности, поскольку процент отклонения составляет менее 20%.

1. Введение

Смазочные материалы играют жизненно важную роль в современной автомобильной промышленности. В частности, моторные масла смазывают все критические детали двигателей внутреннего сгорания. Они не только уменьшают трение и износ между движущимися частями, но также рассеивают тепло от трения, возникающее между контактирующими частями двигателей [1].В состав моторных масел в основном входят базовое масло и пакет присадок. Химический состав моторного масла в общем и целом определяет его физико-химические свойства, а также трибо-характеристики in situ. Физико-химические свойства, такие как вязкость, плотность, TAN (общее кислотное число), TBN (общее щелочное число) и сульфатная зола, считаются важными характеристиками моторных масел. Эти свойства предоставляют информацию об общем применении моторных масел. Наряду с физико-химическими свойствами важным аспектом является текучесть моторных масел.Текучесть моторного масла зависит от реологии масла, и поэтому очень важно иметь доскональное знание реологического поведения смазочных материалов [2].

Смазочные материалы на основании их реологических свойств характеризуются как ньютоновские и неньютоновские жидкости. Жидкости с молекулярной массой менее 1000 кг / моль демонстрируют ньютоновское поведение при низком давлении и напряжении сдвига [3]. Недавно сообщалось, что неньютоновское поведение смазочных материалов приводит к улучшенной несущей способности и снижению контактного трения в гидродинамических пористых опорных подшипниках [4].Моторные масла проявляют вязкоупругость в условиях неньютоновского потока и деформации, зависящие от времени [5]. Вязкоупругость приводит к истончению смазки при сдвиге. Таким образом, вязкость моторного масла считается одним из основных реологических параметров, которые оказывают сильное влияние на характеристики смазочного материала. Таким образом, физико-химические свойства, реологические и трибологические свойства моторных масел взаимозависимы.

Трибология — это исследование трения и износа деталей машин.Смазочное масло образует тонкую пленку между поверхностями, которая разделяет соседние движущиеся части и сводит к минимуму прямой контакт между ними. В результате этого тепло, выделяемое за счет нагрева трением, уменьшается. Эффективная смазка способствует снижению износа, тем самым защищая компоненты двигателя от частых отказов. В зависимости от отношения толщины смазочной пленки к шероховатости композитной поверхности контактирующих поверхностей могут возникать различные режимы смазки от граничной до гидродинамической.Эти режимы смазки зависят от контактного давления и скорости поверхности соприкасающихся поверхностей [6]. В этом контексте, экспериментально-статистические методы широко используются для характеристики трения в сухом контакте и полиномиальное уравнение второго порядка, установленное для коэффициента трения [7]. В другой попытке дифференциация уровней эксплуатационных характеристик автомобильных трансмиссионных масел по API GL была проведена с использованием трибологических испытаний на испытательной установке с четырьмя шарами и перекрестными цилиндрами.Проведенный статистический анализ выявил различие в уровнях эффективности автомобильных трансмиссионных масел [8].

Взаимосвязь между различными физико-химическими и трибологическими параметрами может быть эффективным инструментом для понимания поведения и изменчивости характеристик смазочных материалов. Были предприняты различные попытки установить эмпирические зависимости между физико-химическими параметрами с использованием математических / статистических методов. В этом контексте было изучено изменение трибо-характеристик промышленных моторных масел и установлена корреляция между трибологическими параметрами, такими как трение и износ, с физико-химическими свойствами [9].Аналогичные эмпирические зависимости были установлены между температурой и абсолютной вязкостью смазочных материалов, полученных из растительных масел [10]. Для прогнозирования трибологических свойств смазочных материалов на основе органических сульфидов был разработан алгоритм, называемый феноменологической и прогнозирующей моделью. Модель была проверена с использованием экспериментальных данных по сварочной нагрузке на четырехшариковой машине [11]. На протяжении многих лет было замечено, что теоретические модели использовались для обоснования экспериментальных данных о физико-химических свойствах бинарных смесей растительных масел с различными классами минеральных базовых масел [12].Кроме того, методы многомерного статистического анализа использовались для прогнозирования коэффициента вязкости смазочных материалов под давлением с использованием экспериментов ЯМР [13].

В прошлом был проведен ряд исследований по определению и установлению зависимости между различными параметрами смазочного материала с тех пор, как Барус установил связь между вязкостью и давлением, введя коэффициент вязкости под давлением « α » [14]. В недавнем прошлом была проведена всесторонняя характеристика смазочных жидкостей с одинаковой вязкостью, но с разными составами присадок и базовых компонентов для исследования фрикционных свойств, теплофизических и реологических свойств, а также механического КПД гидравлических двигателей [15].Вязкость смазки зависит от температуры. Были проведены исследования для установления зависимости температуры и других параметров от вязкости моторного масла. Также была установлена взаимосвязь между вязкостью, температурой и давлением, зависящей от сдвига, для загущенных полимером смазочных материалов [16]. Сообщалось, что лучшее реологическое поведение при изменении температуры приводит к лучшим трибологическим характеристикам [17].

На основе проведенного обзора литературы было замечено, что были предприняты попытки установить зависимости между различными характеристическими свойствами смазочных материалов.Однако всеобъемлющей зависимости в виде эмпирических соотношений между физико-химическими свойствами и трибологическими характеристиками моторного масла не существует. Таким образом, в настоящей работе были предприняты попытки исследовать взаимосвязь между физико-химическими свойствами и трибологическими характеристиками моторных масел. Были проведены исследования коммерческих моторных масел и определены характерные свойства, относящиеся к физико-химическим, реологическим и трибологическим характеристикам.Затем параметры производительности были коррелированы с использованием корреляционного и регрессионного анализа, чтобы установить отношения зависимости между ними. Исследование поможет инженерам по смазке и техническому обслуживанию выбрать подходящие параметры для успешной работы двигателей.

2. Экспериментальная

2.1. Выбор смазочного материала

В данном исследовании были рассмотрены пять различных коммерческих моторных масел с соответствующей кодировкой. Подробная информация о выбранных смазочных материалах представлена в таблице 1.Мотив выбора указанных смазочных материалов состоит в том, чтобы понять поведение смазочных материалов, имеющихся в настоящее время на рынке, и установить взаимосвязь между их характеристическими свойствами и характеристиками.


Sl. номер	Код смазочного материала	Класс SAE	Базовое масло	Применение

1		SAE-40	9044 9044 9044 9044 9044 9044 SAE Mineral 9044 9044 SAE Дизельный двигатель 2 -50	Минерал	Дизель / бензиновый двигатель
3		SAE20W-50	Минерал	Бензиновый двигатель
4		SAE 9044 Synthetic 9044 двигатель
5		SAE5W-40	Синтетический	Дизельный / бензиновый двигатель

2.2. Характеристики смазочного материала

Выбранные смазочные материалы характеризуются их физико-химическими свойствами, реологическими свойствами и трибологическими характеристиками. Физико-химические свойства предоставляют основную качественную информацию о выбранных продуктах, а реологические и трибологические свойства предоставляют информацию о характеристиках смазочных материалов. TAN измеряет присутствие органических и сильных неорганических кислот в масле и является индикатором окисления масла, которое может привести к коррозии компонентов.TBN, являющееся мерой основных компонентов, представляет собой способность масла нейтрализовать кислоты, образующиеся в нем при нормальном использовании. Точно так же сульфатная зола представляет собой количество металлических элементов, полученных из моющих и противоизносных присадок к маслу. Пакеты присадок содержат такие элементы, как кальций, магний, цинк, молибден, фосфор и т. Д., Которые помогают улучшить характеристики моторного масла.

2.2.1. Физико-химические свойства

Физико-химические свойства, такие как плотность, вязкость, индекс вязкости, сульфатная зола, общее кислотное число (TAN) и общее щелочное число (TBN), были определены с использованием стандартных процедур испытаний, предложенных в ASTM и индийских стандартах (BIS).Металлические элементы, присутствующие в пакете присадок, были определены с использованием атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой (ICPAES), модель: PS 3000 UV (DRE), Leeman Labs Inc. (США).

2.2.2. Реология

Изменение реологических параметров (вязкость, напряжение сдвига и крутящий момент) в зависимости от температуры было исследовано с использованием RHEOPLUS / 32 MCR 302 от Anton Paar, Австрия. Реометр, способный выполнять реологические исследования во вращательном или колебательном режиме, состоит из двигателя с электронным управлением с диапазоном крутящего момента 10–200 мНм.Эксперименты проводились с использованием геометрии концентрического цилиндра, как показано на рисунке 1. Зазор между концентрическими цилиндрами был заполнен тестируемой смазкой, а внутренний цилиндр вращался с помощью шпинделя с желаемой скоростью. Были проведены две различные серии экспериментов для определения изменения коэффициента вязкости в зависимости от температуры и скорости сдвига. Первую серию реологических экспериментов проводили при постоянной скорости сдвига 10 / с, а температуру изменяли от 20 до 50 ° C со скоростью изменения 4 ° C в минуту.Изменения коэффициента вязкости с температурой отслеживали и регистрировали. В еще одном эксперименте скорость сдвига изменялась от 1 до 100 / с при комнатной температуре, и изменение коэффициента вязкости со скоростью сдвига отслеживалось и регистрировалось.

2.2.3. Трибология
Испытания трибологических характеристик были проведены на четырехшаровом триботестере (FBT) с использованием стандартной процедуры испытания на износ, как указано в ASTM D: 4172B. FBT, использованный в настоящем исследовании, показан на рисунке 2.

(1) Анализ трения . Машина FBT оценивает противоизносные и антифрикционные свойства смазочных материалов. Для этого в FBT используется геометрия скользящего контакта с четырьмя шариками, образованная между четырьмя шариками диаметром 12,7 мм каждый. Четыре шара собраны в тетраэдр с тремя нижними шарами, закрепленными в шариковой ванне, в то время как четвертый шар, установленный на вертикальном валу, может свободно вращаться с заданной скоростью шпинделя. Тестируемый смазочный материал вводится в неподвижный шаровой горшок, образуя тонкую смазочную пленку между тремя нижними и верхним шариками.Контактное трение с точки зрения момента трения непрерывно регистрируется в течение всей продолжительности испытания.
(2) Анализ износа . Контактный износ по диаметру пятна износа измеряется в конце испытания с помощью промышленного апохроматического микроскопа. Момент трения позже преобразуется в коэффициент трения с использованием эмпирических соотношений. Каждый смазочный материал испытывается дважды, и диаметр пятна износа (WSD) по вертикальной и горизонтальной осям измеряется для всех трех нижних шариков, что дает 12 показаний для данной смазки.Среднее значение из 12 показаний указывается как диаметр пятна износа.
Эксперименты проводились на шарах, изготовленных из хромистой стандартной стали AISI номер E-52100, марка 25 EP (дополнительная полировка). Используемые условия испытаний приведены в таблице 2.
9044 ° C
Параметр Значение
Нагрузка 40 кгс
Скорость 1200 об / мин
Продолжительность испытания 1 час
Постэкспериментальные исследования механизма износа использованных образцов и проведенных испытаний были проведены на использованных испытательных образцах.Кроме того, способность добавок образовывать пограничные слои на исследуемой поверхности была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) с использованием FESEM от FEI, Нидерланды, модель Quanta 200F, оснащенная системой EDX.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Физико-химический анализ смазочных материалов
Результаты измерений физико-химических свойств смазочных материалов приведены в таблице 3.
9044 г 9044 г, см при 15 ° C (0,815) 13,28 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 (VI)
0
9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 0,80
Sl.номер Характеристики Название смазочного материала
0,8695 0,8655 0,8526
Кинематическая вязкость (мм ² / с) при 40 ° C 123,06 166,71 154.93 83,68 79,82
Кинематическая вязкость (мм ² / с) при 100 ° C 14,17 17,75 17,93
115 117 118 162 166
TAN (мг КОН / г) 0,44 1,93 0,93 2,1
TBN (мг КОН / г) 11,16 11,09 9,65 14,41 14,25
1,10
Из таблицы 3 видно, что коммерческие моторные масла почти одинаковы по своим физико-химическим характеристикам. Плотность этих смазок порядка 0.8 г · см ⁻³, независимо от марки смазочного материала и природы базового масла (минеральное / синтетическое). Испытанные смазочные материалы имеют индекс вязкости> 110. Однако синтетические смазочные материалы имеют очень высокий индекс вязкости, превышающий 160. Высокий индекс вязкости очень желателен, чтобы иметь меньшее изменение вязкости при изменении температуры. TAN, TBN и сульфатная зола выше для синтетических масел. Это может быть связано с наличием в них более высоких концентраций добавок. Значения TAN находятся в диапазоне 0.5–2,25 для выбранных смазочных материалов. Синтетические смазочные материалы с низкой вязкостью при 40 и 100 ° C обладают очень высоким индексом вязкости. Это может быть связано с присутствием в масле модификаторов вязкости. Значения TBN для масел находятся в диапазоне 9–15 мг КОН / г, а синтетические масла имеют высокие значения TBN. Содержание сульфатной золы для всех выбранных смазочных материалов почти одинаково — около 1% по весу.
Результаты анализа следов металлов приведены в таблице 4. Результаты показывают присутствие очень высоких концентраций противозадирных присадок, содержащих такие элементы, как цинк, фосфор и молибден.Синтетические масла показывают высокие концентрации Zn и почти ничтожные Mo. Среди выбранных смазочных материалов самая высокая концентрация присадок: Zn = 977, Mo = 93 и = 894 мг / л. Присутствие цинка, молибдена и фосфора оказывает прямое влияние на трение и износ смазочных материалов.
Sl. номер Код смазки Элемент (мг / л)
Zn Mo P
549.10 36.60 512.30
977.10 93.30 893.50
724.60 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 857.90
924,60 <1,00 877.90
3.2. Реологические исследования
3.2.1. Изменение вязкости в зависимости от температуры
Изменение динамической вязкости в зависимости от температуры показано на рисунке 3. Наблюдается, что коэффициент вязкости монотонно уменьшается с увеличением температуры. Как показано на рисунке 3, уменьшение не является линейным; однако это согласуется с общими тенденциями изменения вязкости смазочного материала в зависимости от температуры. Смазка имеет наивысшее значение коэффициента вязкости, то есть 0.5 Па-с при 293 К. Он имеет самый большой отрицательный градиент с температурой, указывающей на то, что он более восприимчив к колебаниям температуры. и имеют меньшие значения динамической вязкости, являясь синтетическими смазочными материалами. Но эти смазки показывают лучшую стабильность по сравнению со смазками на минеральной основе, поскольку они имеют меньший отрицательный температурный градиент вязкости.

Установлено, что изменение вязкости выбранных смазочных материалов в зависимости от температуры с помощью метода подбора кривой подчиняется уравнению Рейнольдса [18], где — динамическая вязкость при атмосферном давлении и абсолютная температура.
3.2.2. Изменение напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига
Изменение напряжения сдвига / скорости сдвига показано на рисунке 4. Как видно из рисунка 4, все выбранные смазочные материалы описывают нелинейное поведение, представляющее неньютоновское поведение, указывающее на наличие вязкоупругости. Все они имеют предел текучести, показывающий вязкопластическую природу, при этом L ₂ имеет самое высокое значение.

Используя экспериментальные данные, представленные на рисунке 4, аппроксимация кривой была выполнена с помощью панели инструментов аппроксимации кривой в программном обеспечении MATLAB.Полученное таким образом уравнение наилучшего отверждения дается уравнением (2), которое представляет поведение потока жидкости по степенному закону. Значение индекса степенного закона «» означает ньютоновское и неньютоновское поведение смазочных материалов. «» <1 представляет поведение разжижения при сдвиге, «»> 1 представляет утолщение при сдвиге и представляет собой ньютоновскую жидкость. Значения индекса степенного закона, полученные в результате процедуры аппроксимации кривой, приведены в таблице 5. Значения «» для смазочных материалов близки к меньшему, чем 1, что свидетельствует о разжижении смазок при сдвиге.Это еще раз подтверждает, что смазочные материалы демонстрируют неньютоновское поведение.
9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 0.9940
Sl. номер Код смазки Индекс степенного закона
0,9967
0,9969
0,9998
3.2.3. Изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига
Изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига показано на рисунке 5. Как видно из рисунка 5, вязкость сначала уменьшается с увеличением скорости сдвига. Такое поведение наблюдается при более низких скоростях сдвига, то есть скорости сдвига <10 / с. При более высоких скоростях сдвига нет значительных изменений, а коэффициент вязкости почти постоянен во всем диапазоне скоростей сдвига.Смазка показывает наибольшее изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига и наименьшее. За пределами скорости сдвига 10 / с вязкость почти не зависит от скорости сдвига. Уменьшение вязкости со скоростью сдвига более выражено, демонстрируя большее разжижение при сдвиге и, следовательно, более вязкоупругие свойства. Небольшие значения динамической вязкости и объясняются их синтетическим происхождением и классом SAE 5W-40.

3.3. Трибологические исследования
Трибологические характеристики смазочных материалов определяются их характеристиками трения и износа.
3.3.1. Поведение при трении
На рис. 6 показано изменение коэффициента трения смазочных материалов на протяжении всего эксперимента. Из рисунка 6 видно, что коэффициент трения увеличивался на ранней стадии эксперимента, а затем оставался почти постоянным. Из-за образования рубца износа коэффициент трения увеличился на ранней стадии; позже из-за износа от трения коэффициент трения стал почти постоянным. Кинетическое трение, то есть коэффициент трения в конце испытания, является самым высоким для смазки (= 0.1429) и самый низкий для смазки (= 0,1155). Такое поведение смазочных материалов можно объяснить наличием противозадирных и антифрикционных присадок. Смазка L ₁ имеет относительно более низкие концентрации Zn и P, как видно из Таблицы 4, в то время как L ₂ имеет самую высокую концентрацию этих элементов. В случае синтетических базовых смазок коэффициент трения = 0,0890 и = 0,0881 наблюдается для смазочных материалов и, соответственно. Хотя синтетические масла обладают очень низкой вязкостью, все же более высокие концентрации Zn и P, присутствующие в них, повышают способность этих масел к образованию пленки при данной испытательной нагрузке, тем самым снижая коэффициент трения по сравнению со смазочными материалами на минеральной основе.Смазочные материалы часто смешивают с диалкилдитиофосфатом цинка (ZDDP) в качестве многофункциональной добавки. Zn и P, присутствующие в этой добавке, образуют полярные фрагменты, которые способны прилипать к стальной поверхности и защищать поверхность от повреждений. Этот адсорбированный слой добавки известен как пограничная пленка, которая под давлением (приложенной нагрузкой) укрепляется, тем самым уменьшая трение и износ.

3.3.2. Поведение при износе
Следы износа, наблюдаемые на образцах для испытаний с мячом, показаны на Рисунке 7.Морфология рубца износа показывает нормальный износ контакта при трении. Следы трения отчетливо видны вдоль направления скольжения.
Для лучшего сравнения результатов испытаний коэффициент трения и WSD приведены в таблице 6. Смазка показала лучшие противоизносные характеристики с WSD 0,391 мм, в то время как смазка показала худшие характеристики с WSD 0,746 мм.
9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044
Sl. номер Код смазки Коэффициент трения Средний диаметр пятна износа (мм)
0.1429 0,710
0,1155 0,746
0,1416 0,676
0,446
3.3.3. Постэкспериментальный анализ
На рис. 8 показаны микрофотографии использованных образцов для испытаний с мячом, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.Микрофотографии, полученные с помощью СЭМ, показывают, что изнашиваемые поверхности подверглись нормальному износу при трении под действием нагрузки в направлении скольжения. Наблюдаемые следы износа параллельны направлению скольжения. Смазка и имеет более гладкую поверхность с некоторыми зазубринами по краям следа износа. Выравнивание поверхности должно было произойти из-за истирания неровностей под воздействием приложенной нагрузки. Аналогичным образом на микрофотографии смазанного образца виден сильный износ с небольшими микролынками. Также видны потертости на поверхности.Смазанный образец имеет гладкие следы износа, представляющие сглаживание неровностей поверхности. Кроме того, износ, связанный с этой смазкой, очень низкий из-за этого сглаживающего действия. Смазанный образец показывает сильные задиры на стальной поверхности. Следы задиров более глубокие, и, следовательно, при использовании этой смазки наблюдается больший диаметр пятна износа. Микрофотография SEM для смазанного образца показывает некоторые поверхностные повреждения с задирами в направлении скольжения. Повреждение поверхности проявляется в виде неравномерного удаления материала с поверхности.
EDX-анализ образцов показывает присутствие таких элементов, как цинк, сера, фосфор и т. Д., Что означает, что на стальных поверхностях образуется тонкий пограничный слой смазки. Граничные пленки, сформированные с помощью противозадирных присадок, помогают защитить поверхности от дальнейшего повреждения.
3.4. Корреляционный анализ
Корреляционный анализ предсказывает связь между двумя или более переменными и делает вывод о силе связи между ними.Значение коэффициента корреляции «» отражает степень связи двух отдельных переменных [19]. Значение находится в диапазоне от -1 до +1. Значение +1 указывает на совершенно положительную корреляцию, а -1 указывает на совершенно отрицательную корреляцию. «» Определяется с помощью (i) ковариации между любыми двумя переменными, которая измеряет изменчивость пар вокруг среднего и среднего значений, и (ii) выборочных дисперсий и, то есть, которые представляют изменчивость — баллы и баллы вокруг соответствующих выборочных средних и соответственно.Таким образом, «» рассчитывается по формуле. Свойства смазочного материала, приведенные в Таблице 3, и рабочие характеристики, приведенные в Таблице 6, поэтому были использованы для определения коэффициентов корреляции. В таблице 7 приведены коэффициенты корреляции, полученные с помощью корреляционного анализа между различными физико-химическими и трибологическими параметрами.
9044 9044 9044 9044 9044 0,941 9044 9044 9044 9044 9044 9044 1 9044 9044 1 уместным.
при 15 ° C
г-см ⁻³ при 40 ° C при 100 ° C VI TAN
ясень Zn Mo P COF WSD
при 15 ° C г-см ^-3 1
3 0,73 0,73 0,08 0,59 -0,68 0,08 0,92 0,01 0,41
1 .91 0,90 −0,53 0,91 −0,50 −0,15 0,95 0,22 0,95 0,22 73 0,78
при 100 ° C 0,73 .91 1 0,76 -0,34 0,85 -0,46 9044 9044 -0,46 9044 0,04 0,68 0,81
VI −0,73 −0,90 −0,76 1 0,71 13 0,53 −0,83 0,60 −0,92 −0,97
TAN −0,08 −0,53 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 0,70 0,33 0,96 −0,20 0,98 −0,84 −0,55
9044 9044 9044 9044 −0,85 0,94 0,70 1 0,08 0,50 −0,76 0,56 −0,92 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 −0,50 −0,46 0,13 0,33 0,08 1 0,51 −0,46 −0,47 −0,31 9044 9044
8
−0,15 0,02 0,53 0,96 0,50 −0,51 1 0,03 0,99 −0,79 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 0,92 0,95 0,88 0,83 0,20 0,76 -0,46 0,03 1 0,03 1 55 0,88
P 0,01 -0,22 -0,04 0,60 0,98 0,56 -0,47 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9 -0,83 -0,49
COF 0,41 0,73 0,68 -0,84 9044.92 -0,31 -0,79 0,55 -0,83 1 0,82
WSD 0,79 9044 9044 9044 9044 9044 0,79 9044 9044 −0,97 −0,55 −0,91 −0,45 0,88 −0,35 0,65 0,82
При исследовании коэффициентов корреляции физико-химических и трибологических свойств было обнаружено, что кинематическая вязкость при 40 ° C имеет положительный коэффициент корреляции 0,83, что указывает на то, что плотность напрямую влияет на вязкость. Положительная корреляция 0,92 между металлической добавкой Мо и плотностью и 0,95 между Мо и кинематической вязкостью при 40 ° C показывает, что Мо положительно влияет на плотность и кинематическую вязкость смазочного материала. Очень высокий положительный коэффициент корреляции 0.94 между VI и TBN является четким показателем того, что большая нейтрализация образующейся кислоты улучшает индекс вязкости масла, тем самым продлевая срок службы. Следы металлов Zn и P имеют очень высокие значения коэффициентов корреляции 0,96 и 0,98, соответственно, причем ОКЧ указывает на то, что хотя они улучшают характеристики масла, они вызывают повышение кислотности смазочного материала. Это впоследствии приводит к увеличению трения, поскольку взаимодействие между поверхностями усиливает окисление, и оксиды в целом адсорбируются на поверхности [20].Отрицательная корреляция значимости между WSD и TAN со значением -0,55 и между COF и TAN со значением -0,84 указывает на то, что увеличение значения TAN не влияет на COF и WSD, поскольку TBN также имеет сильную отрицательную корреляцию -0,92 с COF и — 0.91 с WSD. Это означает, что образованию кислот в процессе препятствует наличие оснований в пакете присадок. Сильная положительная корреляция 0,82 является случайной, поскольку это доказанный факт, что они почти не связаны между собой, поскольку некоторые смазочные материалы обладают антифрикционными свойствами, а другие — только противоизносными.
3.5. Регрессионный анализ свойств смазочного материала
Регрессионный анализ был проведен для оценки причинно-следственных связей для коэффициента трения и WSD с физико-химическими характеристическими свойствами. Линейная регрессия — это метод, используемый для установления причинно-следственной связи между зависимой переменной и двумя или более независимыми переменными. Это помогает установить взаимосвязь между интересующими параметрами. Зависимая переменная, коэффициент трения () и независимые переменные, плотность при 15 ° C (), кинематическая вязкость при 40 ° C () и TAN, для выбранных смазочных материалов приведены в таблице 8.
9044 9044 9044 9044 9044 792
Sl. номер COF () Плотность, () при 15 ° C Кинематическая вязкость, при 40 ° C TAN
1 0,1429 9044 0,844
2 0,1155 0,8910 166,71 1,93
3 0,1416 0.8695 154,93 0,93
4 0,0890 0,8655 83,68 2,13
5 0,0881
Модель множественной регрессии первого порядка была реализована на основе данных, приведенных в таблице 8, и была установлена статистика регрессии. Статистика регрессии включала определение значений коэффициента корреляции () и стандартной ошибки ().Значения, полученные в настоящем анализе, представляют собой тесную взаимосвязь между переменными. Впоследствии был проведен ANOVA (дисперсионный анализ) для определения уровня изменчивости в регрессионной модели. Значимость и параметры, а именно степени свободы (df), сумма квадратов (SS) и средний квадрат (MS), полученные с помощью дисперсионного анализа, приведены в таблице 9.
Источник df SS MS Значение
Регрессия 3 0.003263 0.001088 10.8076 0.005098
Остаточный 7 0.000705 0.000101
9044 9044 9044 9044 9044
Вывод для множественной регрессии был позже сделан путем подгонки линейного уравнения к наблюдаемым данным. Была принята аппроксимация методом наименьших квадратов и определены линейные остатки.Статистика теста, то есть соотношение наклона и стандартного отклонения в каждом наблюдении, приведена в таблице 10. Значение вывода обеспечивает значение вероятности, связанное с двусторонним тестом.
9044 9044 9044 9044 Intercept3748 0,1192
Коэффициент Стандартная ошибка -test значение
0,7189
Плотность при 15 ° C () 0,033305 0,2740 0,1215 0,9067
0441 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044
TAN 0,0064 0,01189
После определения коэффициента перехватов и независимых переменных в форме линейной плотности записывается уравнение регрессии. при 15 ° C — кинематическая вязкость при 40 ° C, а ОКЧ — общее кислотное число.
Значимость (таблица 10) для соотношения (4) составляет 0,005098, что намного меньше 0,1, что означает, что формула более надежна.
4. Заключение
В настоящем исследовании были проведены экспериментальные исследования для изучения изменчивости характеристик и установления корреляции между характеристическими свойствами моторных масел. Проведены эксперименты по изучению физико-химических, реологических и трибологических свойств одно- и всесезонных моторных масел с различными стандартами качества API.Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие общие выводы: (i) Коммерческие моторные масла почти одинаковы по своим физико-химическим характеристикам. Однако синтетические смазочные материалы обладают высокими показателями вязкости и общего щелочного числа и более высокими концентрациями присадок по сравнению с маслами на минеральной основе. (Ii) Реологические свойства смазочных материалов показывают, что изменение вязкости испытанных моторных масел в зависимости от температуры подчиняется уравнению Рейнольдса. Смазочные материалы описывают неньютоновское истончение сдвига со значениями индекса степенного закона, близкими к 0.99. (iii) Трибологические характеристики смазочных материалов показывают, что смазка на синтетической основе обладает превосходными антифрикционными и противоизносными свойствами, чем смазочные материалы на минеральной основе. Коэффициент трения варьируется от 0,0881 до 0,1429 для тестируемых смазочных материалов. Аналогичным образом, диаметр пятна износа варьируется от 0,391 мм до 0,746 мм для тестируемых смазочных материалов. Трибо-характеристики смазочных материалов в основном зависят от вязкости и присутствующих присадок. (Iv) Изношенные поверхности показывают, что синтетические базовые смазочные материалы приводят к меньшей площади поверхности. бедствия, в то время как современные смазочные материалы на минеральной основе демонстрируют сильные истирание.Все смазочные материалы способны образовывать тонкую граничную пленку на стальных поверхностях. (V) Корреляционный анализ показывает, что на трение и износ смазочных материалов влияет их вязкость. На вязкость, в свою очередь, влияют значения плотности, TAN и TBN. Кроме того, на TAN и TBN влияют концентрации следов металлов, присутствующих в используемых присадках. (Vi) Эмпирическое соотношение, коррелирующее значения трения, вязкости, плотности и TAN смазочных материалов, дает достаточную степень надежности с максимальное отклонение 14% от результатов эксперимента.
Номенклатура
9044 9044 Динамический индекс вязкости 9044 вязкость 9044 Плотность при 154 ° C вязкость при 40 ° C
TAN: Общее кислотное число
TBN: Общее щелочное число
ICPAES: Индуктивно связанный плазменный эмиссионный спектрометр 9044 FB 9044 9044 9044 9044
WSD: Диаметр пятна износа
EP: Предельное давление
SEM: Сканирующий электронный микроскоп
VI:
: Абсолютная температура
: Индекс степенного закона
: Коэффициент трения
:
: Kinemati c вязкость при 100 ° C
Множественная: Коэффициент множественной корреляции
: Коэффициент детерминации
SS: Сумма квадратов
d свобода
MS: Среднеквадратичный
Остаточный MS: Среднеквадратичная ошибка
SS Остаточный: Остаточная сумма квадратов
9044 Итого квадратов.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.
Отбор проб моторного масла обеспечивает раннее предупреждение о поломке
Масло
в сегодняшних трудолюбивых двигателях дает множество важных подсказок, которыми нефтяные аналитики делятся не только с автопарками, но и с производителями оригинального оборудования.
«Ваши более сложные автопарки работают со своими поставщиками масла, а также с производителями двигателей, чтобы максимально использовать это масло», — сказал Сигала.«Мы очень тесно сотрудничаем с производителями оригинального оборудования, чтобы убедиться, что они довольны результатами (анализа масла) и что заказчик по-прежнему сохраняет свои гарантийные обязательства».
Однако автопарки, которые сосредоточены на покупке новых грузовиков и эксплуатации их до истечения срока гарантии, могут отказаться от анализа масла.
«Большинство автопарков не получают полного жизненного цикла своих автомобилей», — сказал Латимер. «Они меняют этот автомобиль до того, как двигатель изнашивается. Вероятно, второй владелец будет более склонен проводить программу анализа масла.”
Результаты отбора проб масла дают представление о состоянии двигателя, которое в противном случае могло бы остаться незамеченным:
• Высокий уровень дизельного топлива может быть признаком протечки форсунки.
• Высокий уровень содержания меди и свинца может означать, что подшипники близки к выходу из строя.
• Чрезмерное количество алюминия и железа может указывать на чрезмерный износ двигателя.
• Высокий уровень калия, натрия и молибдена может указывать на утечку охлаждающей жидкости.
«Мы также смотрим на эти уровни и соответствующим образом помечаем их», — сказал Цигала.«Если мы начнем видеть проникновение охлаждающей жидкости в моторное масло, а затем, исходя из наличия свинца, обычно это прямое попадание охлаждающей жидкости в моторное масло. Если в пробе нет свинца, значит, он обычно попадает через систему впуска, и это обычно утечка охладителя системы рециркуляции ОГ ».
Cigala сказал, что испытания также покажут, использует ли парк присадки, которые обещают повышенную смазывающую способность. Добавки остаются спорной темой как среди нефтяных компаний, так и среди флотов.
«Большинство ваших крупных автопарков используют антиаддитивы», — сказал Латимер, который до прихода в Pilot владел компанией по добавкам.«Обычно в маслах больше нет цинка, но он присутствует во многих присадках, и некоторые производители двигателей ценят его за то, что оно обеспечивает смазочные свойства».
Другие присадки также включают усилители вязкости, молибден и тефлон, все из которых могут быть обнаружены при анализе масла.
«Некоторые люди думают, что присадка улучшит эксплуатационные качества масла», — сказал Латимер. «Некоторые нефтяные компании говорят« нет ». Компании, производящие присадки, говорят« путь ». Так что это зависит от того, во что вы верите.”
Грейнджер сказал, что уровень железа обычно выше в более новом двигателе и будет снижаться по мере износа двигателя.
«Современные двигатели имеют очень низкую степень износа железа», — сказал Грейнджер. «Мы видим очень низкие количества железа по сравнению с тем, что мы видели в двигателях много лет назад. Вероятно, это комбинация улучшенных масел, улучшенных колец, улучшенных вкладышей и так далее и так далее. Мы могли бы построить график данных и посмотреть, есть ли какой-нибудь подъем или внезапное увеличение скорости производства железа.Но в целом мы наблюдаем снижение выработки железа по мере обкатки двигателя ».
Иногда при тестировании моторного масла случаются сюрпризы. Грейнджер сказал, что Shell получает интересные уровни алюминия и калия в новых двигателях. После переговоров с производителями оригинального оборудования Shell связала эти элементы с флюсом для пайки, используемым при производстве алюминиевых компонентов, таких как наддувочный воздух и охладители системы рециркуляции отработавших газов.
«Есть некий механизм, который помогает доставить это в камеру сгорания, и в этот момент часть этого попадает в картер», — сказал Грейнджер.«Есть какое-то грубое соотношение, но оно колеблется».
Уровни алюминия и калия падают по мере износа двигателя.
Когда дело доходит до отбора проб масла из двигателей, у Cigala есть запоминающаяся поговорка, о которой стоит помнить: мусор на входе, мусор на выходе.
Другими словами, пробы масла, наспех взятые из сливного отверстия масляного поддона, более чем вероятно будут заполнены непропорционально большим количеством загрязняющих веществ, таких как вода, топливо и металлы износа.
Вне зависимости от того, отбирается ли проба из сливного отверстия масляного поддона (наименее предпочтительный метод), через щуп или из пробоотборного клапана (наиболее предпочтительно), двигатель должен быть запущен и нагрет до температуры перед отбором.Отбор проб следует производить в течение 30 минут после выключения двигателя.
Прямая экстракция возможна через пробоотборный клапан при работающем двигателе. Однако, если масло берется через щуп или слив, двигатель должен быть выключен. Соблюдайте меры предосторожности при извлечении горячего масла.
Если необходимо взять пробу из сливного отверстия, подождите 30 секунд или около того после снятия сливной пробки, чтобы позволить сильным загрязнениям вытекать из поддона перед взятием пробы. Обычно достаточно пяти унций масла.
Забор масла через щуп может быть выполнен с помощью чистой виниловой трубки и всасывающего устройства, сказал Цигала. Отрежьте трубку до длины щупа, добавьте еще от шести до восьми дюймов трубки, чтобы у вас была некоторая маневренность с вакуумным насосом, и прикрутите чистую бутылку к трубке щупа.
«Это попадает примерно в середину масляного поддона», — сказал он. «Двигатель прогрет, но выключен. Возьми свой образец. Запечатайте это. Зарегистрируйте это. Отправьте его на анализ ».
Программы анализа
различаются, и их следует настраивать в зависимости от потребностей парка машин, которые соответствуют рекомендациям производителей оборудования и масел.«Есть несколько различных типов программ анализа», — сказал Латимер. «Некоторые из них довольно тонкие и проверяют только определенное количество частиц износа. Полноценный анализ масла обычно проверяет около 25 различных параметров, включая вашу текущую вязкость, количество частиц износа на мил, и он даст вам представление о том, что приемлемо, а что выходит за пределы допуска ».
Частота отбора проб масла варьируется, при этом некоторые автопарки предпочитают проводить анализ через регулярные интервалы замены масла, в то время как другие дублируют пробоотборники и также получают пробы между ними.DOT Foods предпочитает такой подход.
«Мы устанавливаем интервал отбора проб в соответствии с нашей программой планового технического обслуживания, чтобы давать периодические результаты между интервалом замены масла вместе с результатами при интервале замены масла», — сказал Джонс.
По словам Сигалы, анализы, проводимые во время и между интервалами замены масла, могут помочь выявить проблемы раньше, чем позже.
«Мы могли бы обнаружить проблему с разбавлением топлива, или мы могли бы поймать охлаждающую жидкость системы рециркуляции отработавших газов, которая только начинает протекать.

Автор: alexxlab
Навигация по записям
← Моторное масло sae 30: расшифровка значения вязкости, преимущество и применение масла
Mobil fs 5w 30: Моторное масло MOBIL 1 FS 5W-30 Синтетическое 4 л →
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Поиск для:
Рубрики
Вид
Замен
Замена расходников и жидкостей
Классификация
Масло
Мотор
Провер
Проверка
Промывк
Промывка
Разное
Ремонт
Совет
Советы
Уровен
Уровень
Copyright © 2024 hot-hatch.ru