Характеристики моторного масла: Расшифровка основных показателей характеристики моторного масла

Технические характеристики моторных масел: свойства, вязкость

Характеристики моторных масел регламентируют стандарты международного уровня.

Вязкость моторного масла

Характеристика определяет способность жидкого материала сопротивляться течению за счет внутреннего трения. Значение рассчитывают при разных условиях, поэтому различают два ее типа:

• кинематическая вязкость показывает способность материала сопротивляться течению под действием силы тяжести. Измеряется в стоксах (Ст) или в квадратных миллиметрах в секунду (мм²/с). Чаще всего характеристику определяют для температур 40 и 100 °С;
• динамическая вязкость определяет отношение силы к скорости сдвига. Характеристика показывает способность моторного масла к течению при разных температурах, измеряется в сантипуазах (Сп) или в (Н·с/см²).

Индекс вязкости

Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается.

В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.

Температура застывания

Показатель определяют в момент увеличения вязкости масла вплоть до потери текучести. В лабораторных условиях температурой застывания считают нижний предел, при котором жидкость в пробирке под наклоном 45 градусов не стекает в течение 1 минуты и остается неподвижной. Низкотемпературные характеристики масла напрямую зависят от состава, от качества компонентов. В продуктах переработки нефти вязкость возрастает при кристаллизации парафинов нормального строения.

Поэтому основа проходит тщательную очистку или химическую модификацию для разветвления структуры компонентов и снижения температуры застывания. Синтетические масла имеют более однородный и прогнозируемый состав, что снижает порог кристаллизации и обеспечивает материалу стабильные свойства на морозе.

Температура вспышки

Величина этой характеристики зависит от вида и количества легколетучих фракций в составе масла. Температура вспышки косвенно указывает на потери масла на угар, испарение через вентиляционную систему картера. Параметр также позволяет оценить риск самопроизвольного воспламенения или взрыва материала при экстремальном нагревании.

Щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общая щелочность моторного масла зависит от характеристик диспергирующих и моющих присадок, от антиокислительных свойств материала. Параметр указывает на стойкость продукта к окислению при высоких температурах и давлении в присутствии химически активных сред. От щелочного числа также зависит скорость образования отложений, величина межсервисного интервала.

Характеристика определяется в (мг КОН/г). Значения щелочного числа варьируются в широком диапазоне. Выбор зависит от типа топлива, а точнее, от содержания серы, которая является главным окисляющим агентом. Например, в двигателях, работающих на мазуте, требуется высокая степень защиты, поэтому выбирают масло с показателем щелочности до 40 мг КОН/г. Моторы легковых авто работают с материалами 7–15 мг КОН/г.

Зольность

Сульфатная зола образуется при сгорании смазочного материала. Базовые масла очищаются и являются практически беззольными, но присадки вносят в состав нежелательные примеси, такие как магний, кальций, фосфор, цинк и другие. В процессе сгорания веществ на поверхности деталей двигателя образуются отложения, которые способствуют преждевременному воспламенению топливной смеси, то есть повышают детонацию. Зола также загрязняет каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, сажевые фильтры. Соответственно, чем ниже показатель, тем меньше отложений на деталях.

Стандарты и спецификации

SAE J300

Классификация вязкостно-температурных свойств смазывающих материалов SAE J300 разработана американским обществом автомобильных инженеров Society of Automotive Engineers. Система делит масла на два типа: летние и зимние (маркировка W – winter). Для материалов, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, дополнительно регламентируют предел прокачиваемости (тест MRV – Mini Rotary Viscometer) и проворачиваемости (CCS – Cold Cranking Simulator) коленвала. Для летних сортов определяют прочность на сдвиг при экстремальном нагревании (тест HTHS – High Temperature High Shear Rate). Класс вязкости по SAE J300 указывает на диапазон температур эксплуатации конкретной марки моторного масла. Обозначение всесезонных сортов сочетает два показателя: зимний и летний. Например, 5W-40.

Классы вязкости зимних моторных масел SAE J300

	Низкотемпературная вязкость		Высокотемпературная вязкость
Класс вязкости SAE	CCS, МПа-с. Max, при темп.,°С	MRV, МПа-с, Max, при темп.,°С	Кинематическая вязкость, мм2/с при 100 °С		HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10Л6 с-1,
			Min	Max
0W	3250 при -30	30000 при -35	3,8	—	—
5W	3500 при -25	30000 при -30	3,8	—	—
10W	3500 при -20	30000 при -25	4,1	—	—
15W	3500 при -15	30000 при -20	5,6	—	—
20W	4500 при -10	30000 при -15	5,6	—	—
25W	6000 при -5	30000 при -10	9,3	—	—

Классы вязкости летних моторных масел SAE J300

Класс вязкости SAE	Высокотемпературная вязкость
	Кинематическая вязкость, мм2/с при 100 °С		HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10Л6 с-1,
	Min	Max
8	4,0	6,1	1,7
12	5,0	7,1	2,0
16	6,1	8,2	2,3
20	6,9	9,3	2,6
30	9,3	12,5	2,9
40	12,5	16,3	2,9*
40	12,5	16,3	3,7**
50	16,3	21,9	3,7
60	21,9	26,1	3,7
* Для классов 10W40, 5W40, 10W40. ** Для классов 15W40, 20W40, 25W40, 40.

API

Классификация разработана специалистами American Petroleum Institute (API) совместно с American Society for Testing and Materials (ASTM) и Society of Automobile Engineers (SAE). Система опирается на эксплуатационные характеристики моторных масел и устанавливает стандарты для бензиновых, дизельных, двухтактных моторов и трансмиссий. По API смазочные материалы делятся на три категории:

• S – Service (spark ignition). Категория включает масла для бензиновых двигателей легковых автомобилей;
• C – Commercial (compression ignition). В нее включена продукция для дизельных двигателей;
• EC – Energy Conserving. Категория описывает энергосберегающие масла.

Классификация материалов внутри категорий начинается с буквы А (SA, SB, SC…) и далее в алфавитном порядке. Каждая последующая марка может использоваться в двигателях, для которых рекомендованы предыдущие.

Категории с SA до SG являются устаревшими. Знак SH маркируют только в качестве дополнения к C. Начиная с SJ все категории действующие, а SN считается высшей на сегодняшний день. Марки масел с API CA до API CG-4 признаны устаревшими. Остальные категории действующие, высшей является API CK-4.

ILSAC

Классификация международного комитета по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (INTERNATIONAL LUBRICANTS STANDARDISATION AND APPROVAL COMMITTEE) – это результат совместного труда американской ассоциации American Automobile Manufacturers Association (AAMA) и японских специалистов Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA). Стандарт устанавливает требования к смазочным материалам для бензиновых двигателей легковых автомобилей. Знак ILSAC получают масла с высокими показателями экономии топлива, энергосбережения, фильтруемости в условиях низких температур. Для продуктов характерна низкая испаряемость, стойкость к вспениванию и сдвигу, минимальное содержание фосфора. Категории моторных масел по ILSAC:

GF-1. Устаревшая спецификация с минимально допустимыми требованиями к качеству материалов для японских и американских автомобилей. Категория охватывает масла классов SAE: 0W-30, -40, -50, -60, 10W-30, -40, -50, -60 и 5W-30, -40, -50, -60. Спецификация соответствует EC-II и API SH;

GF-2. Соответствует EC-II и API SJ. Категория включает все марки масел GF-1 и дополнительно 0W-20, 5W-20. Строгие ограничения по содержанию фосфора, улучшенные низкотемпературные свойства, стойкость к пенообразованию и образованию отложений;

GF-3. Соответствует EC-II и API SL. Улучшены противоизносные и противоокислительные свойства, снижена испаряемость, увеличены показатели экономии топлива, стабильности вязкостных свойств. Спецификация устанавливает строгие требования к долгосрочным последствиям влияния моторных масел на системы нейтрализации выхлопных газов;

GF-4. Соответствует API SM. Масла проходят испытания на топливную экономичность. Категория включает классы вязкости SAE: 0W-20, 5W-20, 5W-30, 10W-30. Улучшены моющие и противоизносные свойства, снижен риск образования отложений. Содержание фосфора – не более 0,08 %;

GF-5. Соответствуют API SM с жесткими требованиями к совместимости к системам катализаторов, к топливной экономичности, к испаряемости, к стойкости к образованию отложений. Спецификация устанавливает параметры совместимости с эластомерами, защиту систем турбонаддува, возможность применения биотоплива.

Знание основных характеристик необходимо для грамотного выбора моторного масла.

Технические характеристики моторных масел 🚗 Свойства масел для двигателей

Содержание:

Важность качественного моторного масла сложно переоценить: правильно подобранная смазочная жидкость необходима, чтобы машина исправно работала, а узлы не изнашивались раньше срока. Чтобы подобрать состав, который будет подходить под конкретные климатические условия, важно разбираться в характеристиках моторных масел. Грамотно выбранные параметры вязкости, зольности, плотности помогут определиться с составом, но главное, конечно, не связываться с недобросовестными производителями и покупать смазочную жидкость только у проверенных компаний.

Функции моторного масла

Основное назначение состава – смазывать двигающиеся детали, чтобы не допускать их трения друг о друга и преждевременного износа. Также масло отводит от механизмов тепло, не дает им перегреваться, а содержащиеся в составе присадки защищают от загрязнений и обладают моющими свойствами. Во многом особенности зависят от состава присадок: разные масла рассчитаны под разные условия, и это еще одна причина, по которой смазочную жидкость нужно подбирать с умом. В расчет берутся три параметра: характеристики самой машины, климатические условия, в которых ее владелец использует авто, и необходимый состав (минеральное, синтетическое или полусинтетическое и т. д.).

Требования к качественному маслу

Могут различаться в зависимости от региона и машины. Но основные требования остаются неизменными:

• нейтральность по отношению к металлу. Иными словами, состав не должен провоцировать коррозию и ускорять разрушение деталей;
• моющие и стабилизирующие свойства, которые в основном достигаются за счет присадок;
• способность функционировать в нужном температурном диапазоне;
• отсутствие пены при работе;
• возможность охлаждать греющиеся детали, то есть хорошие термоокислительные и термические способности;
• совместимость с материалами, из которых делают уплотнительные элементы. Важно, чтобы состав не был чересчур агрессивен к полимерам;
• способность нейтрализовать кислоты и продлевать тем самым срок работоспособности двигателя;
• низкая летучесть, небольшой расход;
• возможность запускать мотор, в том числе из холодного состояния.

На что влияют технические характеристики

В зависимости от того, какими характеристиками и свойствами обладает смесь, можно судить, комфортно ли будет использовать ее в определенных условиях, скажем, зимой или, наоборот, в жаркое время года. Некоторые варианты больше подходят для одних особенностей конструкции, некоторые – для других. Вдобавок стоит смотреть на качество: и синтетическое, и минеральное масла могут хорошо работать, если выпущены грамотными производителями. В случае же, если состав разрабатывался некачественно, итоговых свойств может быть недостаточно для нормальной работы машины. Технические характеристики масла определяют:

• когда им лучше пользоваться – летом, зимой или круглый год;
• для каких двигателей оно подходит – бензиновых или дизельных.

Некоторые классы предназначены для тяжелонагруженных моторов или имеют повышенную совместимость с каталитическими нейтрализаторами.

Что входит в технические характеристики масла

Существует несколько классификаций, определяющих параметры смазочной жидкости. Они касаются особенностей применения, вязкости и типа двигателей, для которых предназначено масло. Однако классификация – отдельный вопрос. Если речь идет именно о характеристиках как о свойствах, выраженных количественно, то к ним обычно относят семь параметров:

• динамическую и кинетическую вязкость;
• температуру застывания;
• температуру вспышки;
• плотность;
• зольность;
• щелочное число.

Они описывают физические и химические свойства конкретного масла: именно на их основе смазочную жидкость относят к тому или иному классу по одной из классификаций.

Вязкость: кинетическая и динамическая

Это показатель, который говорит, насколько хороши смазывающие свойства масла. Более вязкая жидкость лучше смазывает, но хуже подходит для низких температур, потому что быстрее застывает. Более жидкие составы обычно используются на холоде или в условиях, когда масла с высокой вязкостью нельзя применять. Эта характеристика разделяется на две:

• динамическая вязкость описывает поведение масла при холодном моторе, то есть демонстрирует, как оно будет вести себя зимой. Этот показатель даже не всегда указывают в таблицах характеристик, так как он напрямую связан с классом зимней вязкости. Указания класса обычно достаточно;
• кинетическая же вязкость описывает работу масла во время, когда двигатель включен. Рассчитывается, как правило, для температуры в 100 градусов, и чем больше цифра, тем лучше.

Классификация SAE

Этот международный стандарт делит моторные масла на группы в зависимости от их вязкости и температурных пределов, для которых они предназначены. Согласно этой классификации смазочные жидкости бывают трех основных типов:

• летние. Класс обозначается одним числом, чем оно выше, тем гуще масло;
• зимние. Их легко узнать: обозначение – число, после которого указана буква W. Она означает winter – зима. Чем меньше числовое значение, тем более жидким является масло и, соответственно, тем при более низких температурах его можно использовать;
• всесезонные. Обозначаются сдвоенным значением: первое – зимнее, с буквой W, второе – летнее. По соотношению чисел можно определить температурный диапазон, при котором смазочная жидкость будет нормально функционировать.

Индекс вязкости

Это численное значение, которое не говорит о вязкости как таковой: оно обозначает, как сильно она меняется с перепадами температуры. Этот параметр во многом определяет качество масла: в идеале оно должно как можно меньше менять свои свойства, когда меняется температурный режим. В реальности такое недостижимо, но современные синтетические масла достигают значения индекса в 150–180 единиц. Чем выше этот показатель, тем лучше: высокие значения говорят о том, что жидкость не слишком активно изменяется при смене температурного режима и сохраняет свои свойства.

Температура застывания и вспышки

Существуют температурные пределы, при которых масло полностью перестает функционировать. Нижний называется температурой застывания, ее достижение означает, что масло потеряло текучесть и застыло. Де-факто функционировать оно может перестать раньше: еще до застывания текучесть станет настолько низкой, что смазочная жидкость перестанет прокачиваться через фильтр. Обычно это происходит за 5–7 градусов Цельсия до достижения температуры застывания. Грамотные производители учитывают такую возможность при определении класса масла: даже при температурных значениях, близких к минимуму, смесь еще будет прокачиваться. Верхний же предел называется температурой вспышки. Это температурное значение, при котором масла испарится настолько много, что, если рядом окажется источник огня, пары загорятся. Обычно оно выше 200 градусов и недостижимо, если с машиной все в порядке, но показатель позволяет понять скорость испарения масла даже в нормальных условиях. Чем ниже температура вспышки, тем активнее испаряется жидкость.

Плотность

Каждое масло содержит определенное количество летучих фракций. Их объем и определяет плотность – параметр, влияющий на качество работы смазочной жидкости.

• Высокоплотные составы обычно гуще, они снижают механическую нагрузку на узлы, но при слишком высоком значении плотности могут плохо проникать в труднодоступные места цилиндров.
• Масла со слишком низкой плотностью не так хорошо справляются со своей работой, как с оптимальной.

Обычно чем выше температура вспышки, тем выше и плотность, но бывают и исключения – высококачественные синтетические масляные основы. Они могут обладать оптимальными значениями обоих параметров одновременно.

Зольность и щелочное число

Технические характеристики моторного масла описывают не только физический, но и химический его состав, к таким можно отнести показатель сульфатной зольности и щелочное число.

• Зольность иногда считают показателем количества присадок в смазочной жидкости, но в действительности этот параметр не всегда коррелирует с ними. Он показывает, сколько золы остается после испарения масляной основы или ее сгорания. Зола часто содержит в себе сульфаты, которые могут быть вредны для каталитических нейтрализаторов, но в целом показатель зольности критичнее для топлива, чем для масла.
• Щелочное число показывает, какому количеству гидроксида калия эквивалентны присадки в масле, направленные на нейтрализацию кислот. По сути, показатель демонстрирует, как долго смазочная жидкость сможет избегать окисления.

На что обратить внимание при выборе масла

Помимо основных параметров – для бензина или для дизеля предназначен состав, какой пакет присадок в нем используется – нужно обращать внимание на технические характеристики и сопоставлять их с реальными условиями.

Жителям холодных регионов высокая вязкость не принесет пользы, а жарких, наоборот, сослужит хорошую службу. Если Вы хотите, чтобы масло работало дольше, обращайте внимание на показатели зольности и щелочное число. И, конечно, пользуйтесь продуктами проверенных производителей: «Синтек» предлагает качественную и разнообразную продукцию. В нашем ассортименте минеральные, синтетические, полусинтетические масла с разными характеристиками, подходящими под различные условия использования.

Предложение SINTEC

• SINTEC PLATINUM SAE 5W-40 API SN/CF

  Синтетическое масло с высокими эксплуатационными характеристиками, подходящее для всех сезонов и содержащее пакет многофункциональных качественных присадок зарубежных производителей.

• SINTEC LUX SAE 5W-40 API SL/CF

  Универсальный продукт, подходящий и для бензиновых, и для дизельных двигателей. Подходит в том числе грузовикам, машинам отечественного и зарубежного производства.

• SINTEC EURO SAE 15W-40 API SJ/CF

  Пример качественного минерального масла с характеристиками, подходящими для использования в российских условиях, и пониженным расходом.

Характеристики масел

Классификация моторных масел по API.

Система классификации моторных масел API (American Petroleum Institute — Американский Институт Нефти) была создана в 1969 году и была призвана классифицировать масла по уровню чистоты и качества, а также по возможности применения в двигателях внутреннего сгорания.

Помимо всего прочего, система классификации API четко разделяет масла по применяемости на масла для бензиновых и для дизельных двигателей. Для разных типов двигателей система API предусматривает свои классы качества, которые описывают необходимый набор качеств и эксплуатационных свойств смазочного материала.

Маркировка API на этикетке канистры выглядит следующим образом:
API SL/CF или API SL, API CF Если на упаковке нет информации о классе по API, это говорит о том, что масло вообще не проходило сертификацию API.

Как расшифровать маркировку API.

Итак, что же обозначают буквы и цифры в системе классификации масел по API? Первая буква маркировки обозначает принадлежность моторного масла к типу двигателя:
«S» — Масла для бензиновых двигателей.
«C» — Масла для дизельных двигателей.
Например, маркировка API SL — обозначает, что масло применимо в бензиновых двигателях, а API CF — масло применимо в дизельных двигателях.
Большинство современных масел универсальны и могут применяться как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. В таком случае маркировка API , будет двойной. На этикетке она выглядит следующим образом:

API SL/CF или API SL, API CF

С применимостью масел по типу двигателя все понятно, далее разберемся, что обозначает вторая буква в системе классификации API.

Ниже приведены таблицы с допусками по системе классификации API для бензиновых и дизельных двигателей.

Бензиновые двигатели
Индекс API	Применяемость
SA	Устаревший класс. Масла без присадок
SB	Устаревший класс. Автомобили 1930-х годов.
SC	Устаревший класс. Автомобили 1964-1967 годов.
SD	Устаревший класс. Автомобили 1968-1971 годов.
SE	Устаревший класс. Автомобили 1972-1979 годов.
SF	Устаревший класс. Автомобили 1980-1988 годов.
SG	Автомобили 1989-1991 годов.
SH	Автомобили 1992-1995 годов.
SJ	Автомобили 1996-1999 годов.
SL	Автомобили 2000-2003 годов.
SM	Автомобили с 2004 г. и по настоящее время.

 

Дизельные двигатели
Индекс API	Применяемость
СA	Устаревший класс. Автомобили с 1940 года.
СB	Устаревший класс. Автомобили с 1949 года.
СC	Устаревший класс. Автомобили с 1961 года.
СD	Устаревший класс. Автомобили с 1955 года.
CD-II	Устаревший класс. Автомобили с 1985 года.
CE	Устаревший класс. Автомобили с 1983 года.
CF	Автомобили 1990 года.
CF-II	Автомобили 1994 года. Двухтактные.
CF-IV	Автомобили 1990 года. Четырехтактные.
CG-IV	Автомобили 1995 года. Четырехтактные.
CH-IV	Автомобили 1998 года. Четырехтактные.
CI-IV	Автомобили 2002 года. Четырехтактные.

Более новые допуски API заменяют ранее принятые. То есть допуск API CF заменяет более старый API CC, равно как и API SM заменяет API SL.

ВАЖНО! При выборе моторного масла необходимо в первую очередь руководствоваться рекомендациями производителя техники!

Классификация моторных масел по SAE.

Наиболее важным показателем, который характеризует автомобильное масло, является его вязкость. На упаковке абсолютно любого моторного масла мы видим маркировку SAE 5w-40, 10w-40 и так далее… Что же она обозначает? Сейчас мы в этом разберемся.

Вязкость масла — это его способность оставаться на внутренних деталях двигателя, при этом сохраняя текучесть и способность выполнять свои основные функции (смазка, защита, очистка).

Обозначение индекса вязкости на упаковке.

Маркировка, которую мы видим на упаковке, как раз и отражает способность смазочного материала выполнять свои функции при разных температурных режимах. Вот тут то как правило и рождается масса мифов и заблуждений, которые мы постараемся развеять.

Ниже представлена таблица, в которой индексы SAE приведены в соответствие с температурой окружающей среды.

Дело в том, что индекс вязкости не отражает температуру, при которой каждое конкретное автомобильное масло может эксплуатироваться. Температурный режим, обозначенный маркировкой важен только в момент пуска двигателя.

Иными словами — Индекс SAE отражает способность масла сохранять необходимую вязкость при определенных температурах, для того, чтобы масляный насос Вашего двигателя, в момент запуска, смог это самое масло прокачать ко всем точкам смазки силового агрегата.

Рассмотрим простой пример.

Моторное масло с индексом SAE 5w-40. Маркировка нам говорит о том, что запуск двигателя в диапазоне температур от -30 до +35 градусов по Цельсию возможен, и моторное масло поступит к точкам смазки, тем самым не допустив сухого трения внутренних деталей.

Возникает закономерный вопрос — почему спортивные масла имеют маркировку с высоким летним индексом, например SAE 5w-50 или SAE 10w-60?

Масла с такими индексами вязкости появились относительно недавно, и связано это в первую очередь с развитием и техническим совершенствованием двигателей автомобилей. Как можно охарактеризовать условия эксплуатации современного двигателя в спортивном автомобиле:

• Высокие нагрузки 
• Высокие обороты 
• Высокие температуры 

Повышение «горячего» индекса до 50 или 60 как раз обусловлено тем, что при работе в вышеуказанных условиях существует вероятность уменьшения вязкости моторного масла и частичного разрушения масляной пленки на внутренних деталях двигателя, что безусловно приведет к поломке.

Никакой дополнительной мощности спортивное масло дать не способно, оно разработано для того, чтобы эффективно работать в высокофорсированном спортивном двигателе не допуская чрезмерного износа.

ВАЖНО! При выборе моторного масла необходимо в первую очередь руководствоваться рекомендациями производителя техники!

Классификация SAE трансмиссионных масел по вязкости

Международная классификация по вязкости SAE делит масла на 7 классов: 4 — с индексом W (Winter) — зимних и 3-летних. Если масло всесезонное, у него двойная маркировка, например, SAE 80W-90, SAE 75W-90 и т.д.

Класс вязкости	Минимальная температура достижения динамической вязкости 150 мПа • с, °С	Кинематическая вязкость при 100°С, мм2/с
		не менее	не более
Зимние
70W	-55	4,1	-
75W	-40	4,1	-
80W	-26	7	-
85W	-12	11	-
Летние
90	-	13,5	24
140	-	24	41
250	-	41	-

Для легковых автомобилей используются масла только групп GL-4 и GL-5. Масла группы GL-4 предназначены для обычных «ручных» коробок передач и редукторов со спирально-коническими или гипоидными главными парами при умеренных условиях эксплуатации. Масла группы GL-5 пригодны как для умеренных, так и для жестких условий эксплуатации в редукторах с гипоидными и другими видами передач.
Их также можно применять в обычных коробках передач.

Классификация API трансмиссионных масел по уровню эксплуатационных

Классификация по эксплуатационным свойствам API предусматривает деление масел на 6 групп в зависимости от области применения, которая определяется типом зубчатой передачи, удельными контактными нагрузками в зонах зацепления и рабочей температурой.

Группа по API	Группа по ГОСТ	Свойства и область применения
GL-1	TM-1	Минеральные масла без присадок или с антиокислительными и противопенными присадками без противозадирных компонентов для применения, среди прочего, в коробках передач с ручным управлением с низкими удельными давлениями и скоростями скольжения. Цилиндрические, червячные и спирально-конические зубчатые передачи, работающие при низких скоростях и нагрузках.
GL-2	TM-2	Червячные передачи, работающие в условиях GL-1 при низких скоростях и нагрузках, но с более высокими требованиями к антифрикционным свойствам. Могут содержать антифрикционный компонент.
Gl-3	TM-3	Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ. Спирально-конические передачи, работающие в умеренно жестких условиях. Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам. Обладают лучшими противоизносными свойствами, чем GL-2.
GL-4	TM-4	Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов и пассажиров и для нетранспортных работ. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и малых скоростей при больших крутящих моментах. Обязательно наличие высокоэффективных противозадирных присадок
GL-5	TM-5	Масла для гипоидных передач с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105 C/D. Эти масла предпочтительно применяются в передачах с гипоидными коническими зубатыми колесами и коническими колесами с круговыми зубьями для главной передачи в автомобилях и в карданных приводах мотоциклов и ступенчатых коробках передач мотоциклов. Специально для гипоидных передач с высоким смешением оси. Для самых тяжелых условий эксплуатации с ударной и знакопеременной нагрузкой. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и ударных нагрузках на зубья шестерен. Должны иметь большое количество серофосфорсодержащей противозадирной присадки
GL-6	TM-6	Гипоидные передачи с увеличенным смещением, работающие в условиях высоких скоростей, больших крутящих моментов и ударных нагрузок. Имеют большее количество серофосфорсодержащей противозадирной присадки, чем масла GL-5.

Группа GL-6 в настоящее время практически не используется. При необходимости область применения группы GL-5 дополняется соответствующей информацией в технической документации на эти масла.

Масла для автоматических коробок передач не подчиняются требованиям API. В связи с тем, что к ним предъявляются особые требования, крупнейшие производители этих коробок разработали отдельные спецификации для автоматических трансмиссионных жидкостей — ATF (Automatic Transmission Fluids).

В настоящее время действуют следующие спецификации:

• для коробок передач производства «Дженерал моторс», Dexron, Dexron II и III и Allison; 
• для коробок передач производства «Форд», Мегсоn — V2C 138-CJ или М2С 166Н. 

Эти спецификации указываются на банках и канистрах, в которых расфасовано масло. Для европейских автомобилей, на которых установлены коробки фирмы ZF, заливаются масла по спецификации «Дженерал моторc».

 ВАЖНО! При выборе моторного масла необходимо в первую очередь руководствоваться рекомендациями производителя техники!

Выбор масла

Чем в каждом конкретном случае обусловлен выбор того или иного сорта трансмиссионного масла? Прежде всего, разумеется, указаниями заводской инструкции по эксплуатации техники. Использование жидкости более низкой категории по градации API недопустимо, поскольку ведет к выходу агрегата из строя, а более высокой — нецелесообразно в первую очередь по экономическим соображениям (товар следующей группы имеет существенно повышенную цену).

Если же специальных указаний нет, то принцип выбора заключается в следующем. Работу тех агрегатов грузовых автомобилей, в которых не гипоидных зацеплений, достаточно надежно обеспечивают масла с уровнем эксплуатационных свойств GL 3, хотя бывают и исключения. Так, популярному легкому грузовику «ГАЗель» требуется масло класса GL 5 не только в задний мост, но и в коробку передач.

Что касается редукторов с гипоидным зацеплением шестерен, то для них во всех случаях пригодно только масло класса GL 5. Это в равной мере относится и к грузовым, и к легковым автомобилям. Смазка более низкой группы не может предохранить зубья гипоидной пары от задиров.

Потребность легковых автомобилей в общем случае такова: масло класса GL 5 — для ведущих мостов, класса GL 4 — для механических коробок передач. При этом следует иметь в виду, что отечественная промышленность масел GL 4 не выпускает, а импортные продукты этого уровня стоят дороже, чем наши GL 5.

Но выбор по уровню эксплуатационных свойств — это еще не все. Надо определяться также и с вязкостью приобретаемого смазочного материала. Здесь применимы следующие рассуждения. Масла, вязкость которых при 100 С не ниже 24 кв.мм/с, т.е. класса «140» по SAE (а уж тем более «250»), предпочтительны лишь для жаркого южного климата. В зоне умеренных температур лучше ориентироваться на класс «90». А коль скоро, как упоминалось выше, рациональнее использовать «всесезонное» масло, то речь может идти о сортах с индексами 75W-90, 80W-90 и 85W-90. Последнее не очень подходит для сколько-нибудь суровой зимы. Масло класса 80W-90 по SAE достаточно универсально, a 75W-90 позволяет не испытывать трудностей даже в пору самых крепких морозов.

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 моторных масел – что говорит нам этикетка?

Исправная и надежная работа двигателя зачастую зависит от характеристики моторных масел, которые вы используете в своем четырехколесном друге. Масла делятся на три типа: синтетика, полусинтетика и минеральные варианты. Осталось разобраться, в чем же их отличия?

Способы получения моторной жидкости

Синтетическое происхождение означает то, что за основу взяты химические вещества, которые получены исключительно в лаборатории. Поэтому в данном виде лучше всего подобраны именно те характеристики и параметры, которые будут использоваться во время эксплуатации. Данные варианты отлично подходят к большинству дополнительных присадок, тем самым могут улучшать какие-либо свои характеристики. Основной их плюс – это защитные и очищающие свойства. И они ни в коей мере не теряют своих свойств при высоких температурах.

Дальше рассмотрим следующий тип – полусинтетические масла. Это некая грань между искусственным и натуральным вариантом. Основа у данного типа, как правило, минеральная, но за счет примешивания синтетики компенсируются минусы минерального варианта. По своей консистенции полусинтетика напоминает нам синтетику, да и по свойствам в принципе тоже. Но за счет того, что это не 100 % искусственный состав, такая продукция сильно выигрывает в цене. Стоит полусинтетика значительно дешевле, а по свойствам проигрывает совсем немного.

Несложно догадаться, из чего производят минеральные моторные масла. Принцип получения состоит в перегонке нефти. Из-за своего специфического появления на свет у продукта цена намного ниже, чем у двух вышеперечисленных типов. Но есть ряд минусов. При высоких температурах работать оно не может, так как сильно густеет. Может также вступить в химическую реакцию с воздухом и оставить на двигателе загрязнительные шлаки. Основные сравнительные характеристики автомобильных моторных масел закончены, теперь необходимо перейти к температурной классификации.

Если есть возможность по финансам и техническим параметрам мотора, то используйте синтетическое масло.

Температурные характеристики моторных масел – обозначения

Сейчас большинство масел, которые выпускаются на автомобильном рынке, называются универсальными. Они могут работать как в холод, так и в знойную жару. Стоят они дорого, так как это специально подобранные синтетические варианты. Имеют следующее обозначение на коробке (обычно на центральной части этикетки): W значит, что масло можно использовать в зимнюю пору, а цифра впереди указывает показатель темпаратурной вязкости.

Итак, в итоге имеется следующая градация:

• 0W – используется при сильных морозах до -35-30 градусов по Цельсию;
• 5W – данное масло можно использовать только до -30-25 градусов;
• 10W – этот тип спокойно сможет работать при -25-20 градусах;
• 15W – применяется, если на улице до -20-15 градусов;
• 20W – минимальная температура в этом случае составит -15-10 градусов.

Для масел, которые готовы преодолеть высокие температуры, не ставится букв, а просто указана цифра:

• 30 – до +20-25 градусов;
• 40 – до +35-40 градусов;
• 50 – может выносить жару до 45-50 градусов;
• 60 – хоть в печь засовывай.

Что следует помнить при выборе моторного масла?

При выборе самой частой ошибкой бывает банальная путаница с цифрами, многие уверены, что любое число на этикетке может обозначать максимальную температуру, но это не правильно. Лучше внимательно почитайте характеристики на обороте, времени это займет немного, зато неприятностей впоследствии будет гораздо меньше. Следует иметь в виду при использовании, что чем ниже значение допустимой температуры эксплуатации, тем более жидким будет масло. Ну, а выше были перечислены все температурные характеристики моторных масел.

Теперь давайте подведем итог, при выборе масла необходимо полностью опираться именно на климатические условия, в которых будет эксплуатироваться ваш автомобиль. Вы также сами должны решить, готовы ли вы платить за дорогое масло, или вам проще поменять двигатель через пару лет. Все же раз в 1-2 года купить канистру качественного синтетического продукта для замены не очень ударит по карману. При выборе моторных масел технические характеристики необходимо тщательно изучить!

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Температурные характеристики моторных масел

2013-05-28 00:00:00

Одними из самых важных характеристик моторного масла являются вязкостно-температурные свойства. Эти свойства имеют прямое влияние на температуру окружающей среды, при которой двигатель способен запуститься без предварительного прогрева. Кроме того, температурные характеристики моторных масел влияют на беспрепятственную прокачку насосом масла по смазочной системе, а также надежность смазывания и охлаждения деталей двигателя, когда допустимые нагрузки и температура окружающей среды самые большие.

Сезонные масла

Даже если климатические условия умеренные, температурные характеристики моторных масел должны находиться в диапазоне от холодного зимнего запуска до максимального прогревания в подшипниках коленчатого вала, а также в зоне поршневых колец (180-190°С). Минеральные масла в температурном интервале от -30 до +150°С изменяют в тысячи раз свои характеристики.

Масла летние, которые обладают достаточной вязкостью при высокой температуре, способны обеспечить запуск двигателя при 0°С. Задача зимних масел – обеспечить при отрицательных температурах холодный пуск. Но, при высокой температуре у них недостаточная вязкость. Поэтому, независимо от наработки (пробега), сезонные масла следует менять два раза в год. От этого эксплуатация двигателя усложняется и дорожает. Эту проблему способны решить всесезонные масла, которые загущены полимерными присадками.

Всесезонные загущенные масла

Загущенные автомасла обладают свойствами, которые при отрицательных температурах делают их характеристики подобными зимним. А если область температур высокая – характеристики «превращаются» в летние. При низкой температуре вязкостные присадки способны относительно немного повысить вязкость базового масла. По при высокой температуре они их значительно увеличивают температурные характеристики моторных масел. Обусловлено это тем, что объем макрополимерных молекул увеличивается с повышением температуры.

Всесезонные загущенные масла могут изменять вязкость не только под давлением температур. Здесь играет роль и скорость сдвига и изменение это временное. Когда скорость относительного перемещения деталей, которые смазываются, уменьшается – возрастает вязкость, а если скорость увеличивается – вязкость снижается. Эффект этот имеет место, в большей степени, при низких температурах, однако при высоких также сохраняется.

Здесь имеют место два позитивных последствия:

• в начале, когда холодный двигатель поворачивается стартером, вязкость снижается и это облегчает пуск;
• когда вязкость масла в зазорах прогретого двигателя между поверхностями трения деталей снижается, то уменьшаются затраты энергии на трение и это экономит топливо.

Вязкостно-температурные характеристики это:

• кинематическая вязкость, которая определяется в капиллярных вискозиметрах;
• динамическая вязкость, которая измеряется при разных градациях скорости сдвига в ротационных вискозиметрах;
• индекс вязкости, который является безразмерным показателем пологости вязкостно-температурных зависимостей.

Базовые компоненты на синтетической основе с индексом вязкости 120-150, предоставляют возможность на их основе получать такие характеристики моторных масел, у которых широкий диапазон работоспособных температур.

Диапазон низких температур

Низкотемпературные характеристики масла включают температуру застывания. Масло при такой температуре не способно течь под действием силы тяжести, оно теряет текучесть. Температура застывания должна быть ниже на 5-7°С, от температуры, которая обеспечивает прокачиваемость. Застывание моторных масел, в большинстве случаев, случается из-за образования кристаллов парафинов в объеме охлаждаемого масла. Температура застывания, согласно нормативной документации, достигается депарафинизацией базовых компонентов, а также введением депрессорных присадок в состав моторного масла.

Сульфатная зольность масла

Если масло сгорает – образуется зола, которая, в свою очередь способна образоваться из солей минералов, находящихся во взвешенном состоянии в масле. В базовых маслах практически нет зольности. Высокая сульфатная зольность обусловлена наличием моющих присадок в составе масла, а в них содержаться металлы. Присадки нужны для предотвращения образования нагара и лака на поршнях. Они также позволяют маслам нейтрализовать кислоты.

Характеристики моторных масел

1. Разница между терминами свойств, классификации и характеристик моторных масел.

Любопытно, что по запросу «характеристики моторных масел» Яндекс вываливает кучу статей, где после традиционного сео-обыгрывания ключевой фразы в половине случаев текст уходит в сторону классификации масел по API, ACEA, SAE и всяким другим стандартам оценки качества и применяемости. Тем, кому это и нужно могу посоветовать почитать статью о классификации моторных масел.

Другая половина начинает рассказывать о свойствах, присущих маслам, что тоже близко, но имеет немного другой смысл. Вот статья о свойствах моторных масел.
В моём понимании характеристики — это количественное выражение свойств масла. Так сказать, свойства, выраженные «в попугаях», т.е. физических величинах или коэффициентах, имеющих числовое выражение. Например, вязкость — это свойство масла. А величина кинематической вязкости при 100С (равная, скажем, 14) — это уже характеристика.
В общем доступе мы можем увидеть несколько характеристик моторных масел, как правило, они указываются в так называемых TDS (Technical Data Sheet — лист технических данных). Вот эти характеристики:

• кинематическая вязкость
• динамическая вязкость
• индекс вязкости
• сульфатная зольность
• щелочное число
• температура застывания
• температура вспышки
• плотность

2. Кинематическая вязкость, динамическая вязкость, индекс вязкости.

Вязкость — наверное, основная характеристика, описывающая смазывающую способность масла в работающем двигателе (а для чего же мы его туда льём:)). Вот отдельная статья по вязкости моторного масла для не в меру любознательных:). Остальным вкратце скажу, что в моторных маслах фиксируются два разных вида вязкости: динамическая и кинематическая. Динамическая вязкость используется для характеристики масла в холодном моторе, т.е. при запуске в зимних условиях. Она, кстати, может не указываться в TDS, поскольку о её размере свидетельствует соответствующий класс зимней вязкости (например, 5W, или 10W). Таблицу значений можно найти вcё в той же статье по классификации моторных масел. Чем цифра меньше, тем лучше. Для примера: Динамическая вязкость масла Shell Helix Ultra 5w-40 при -35С равна 19300 сантиПуазам (это такие миллиПаскали, умноженные на секунду в системе СИ)

Кинематическая вязкость — это про масло в работающем моторе. Обычно её дают для температуры 100С (14 сантиСтоксов, плюс-минус) и 150С. Иногда встречаются показатели при 40С (эта температура характерная для показателей гидравлических масел, однако у Мобила я встречался с ней для грузового моторного масла). Здесь наоборот, чем выше цифра, тем лучше смазываемость (правда, за счёт незначительного увеличения расхода бензина).
Индекс вязкости — безразмерный коэффициент, характеризующий то, насколько изменяется вязкость при изменении температуры. В идеале масло должно быть не слишком густое в холоде и не слишком жидкое в нагретом состоянии, т.е. густота масла должна меняться как можно меньше. Так вот, чем выше цифра индекса вязкости, тем ближе масло к этому идеалу. Для синтетических моторных масел эти цифры находятся где-то в районе 150-180.

3. Сульфатная зольность, щелочное число.

Эти характеристики говорят нам о химической составляющей масла. Для начала разберёмся с сульфатной зольностью. Бытует мнение, что эта характеристика говорит о количестве присадок в масле и, соответственно, о его качестве. Строго говоря, это неверно, поскольку сейчас существует немало беззольных присадок. А на самом деле это число обозначает количество неорганических солей (золы), остающихся после сгорания/выпаривания масла. Необязательно это сульфаты, просто ими (читай «серой» в их составе) пугают алюминиевые двигатели с покрытиями, боящимися серной кислоты. Если вкратце, зола портит сажевые фильтры у дизелей и каталитические нейтрализаторы у бензиновых машин, но это если машина жрёт масло. В любом случае количество серы в топливе гораздо более критично, чем в масле. Для полнозольных масел показатель зольности >1% от общей массы.У малозольных 0.5 — 0.9% (они, в свою очередь делятся на собственно малозольные и среднезольные масла с границей около 0.5 — 0.6% от массы).
Общее щелочное число — характеристика того, насколько долго сможет масло нейтрализовывать кислоты. Физически это количество гидроксида калия (KOH) эквивалентного по нейтрализующему воздействию пакету присадок в данном масле. Т.е. eсли TBN (Total Base Number – общее щелочное число) масла равен 7.8, то содержащиеся в нём присадки обладают такой же нейтрализующей способностью, как 7.8 мг KOH на грамм масла. Чем больше это число, тем дольше масло будет сопротивляться процессам окисления (можно проехать побольше до замены масла).

4. Температура застывания, температура вспышки, плотность.

Сразу скажу, температура застывания — величина довольно-таки бесполезная в практическом плане, основной является температура прокачиваемости, которую нам не показывают в явном виде. До того как потерять текучесть (застыть) масло перестаёт прокачиваться через фильтр. Разница между этими двумя температурами должна быть около 5 — 7С. В неявном виде она заложена в показателе зимней вязкости, например, 10W. Соответствие этому классу вязкости предполагает способность масла прокачиваться при температуре -30С. Численно динамическая вязкость для этого должна быть не больше 60000 сПуазов при такой температуре. Класс вязкости 0W обуславливает такую вязкость при -40С.

Интересно, что у Shell Helix Ultra 5W-40 температура застывания, указанная на официальном сайте Shell равна -45С, тогда как у 0W-40 тот же параметр равен -42С. Получается, что в первом случае разница между температурой предельной прокачиваемости и температурой застывания 10С, а во втором только 2С. При этом указаны данные динамической вязкости этих масел для своих классов: 5W-40 – 19300 сПуазов при -35С, 0W-40 – 31900 сПуазов при -40С. Как видим, обе цифры гораздо лучше предписанного стандартом показателя в 60000 сПуазов.

Температура вспышки — это температура, при которой масла испарилось настолько много, что если в эти пары сунуть источник огня, то эти пары загорятся (если источник огня убрать, то погаснут). То есть полезная информация от этой характеристики — это то, как хорошо (или плохо) будет испаряться масло во время работы. В цифрах это показатель гуляет от 210 до 250, плюс-минус лапоть. При нормальной работе масло, конечно же, не должно иметь такую температуру (вспоминаем про вязкость при 150С, как ориентир нормальных температур в современных движках), однако масло с температурой вспышки в 210 градусов при 150С будет испаряться активнее, чем масло с Т вспышки 250 градусов. Испаряясь масло в основном попадает в систему вентиляции картера, оттуда прямиком в камеру сгорания (в лучшем случае через маслоуловитель, который ловит не всё масло). Так что по этой характеристике можно судить о расходе масла «на угар». А ещё испаряются в первую очередь самые лёгкие фракции, так что масло со временем меняет свои физические свойства. Вообще для испаряемости есть отдельный показатель, именуемый Noack, но в обычной ТДСке его не встретишь.
Плотность — говорит нам о том насколько много летучих фракций в масле. При высоком испарении плотность будет увеличиваться. С другой стороны, если мы видим небольшую плотность при высокой температуре вспышки (т.е. низкой испаряемости), можно сделать вывод о том, что в этом масле качественная синтетическая база.

5. Итого.

Так сказать, выводы по статье вкратце:

• Характеристика — количественное выражение того или иного свойства масла. Можно померить и сравнить с другими маслами.
• Вязкость — зимняя, характеризует способность масла обеспечить запуск движка в мороз (динамическая вязкость) и рабочая (НЕ летняя) (кинематическая вязкость), говорит нам о качестве смазывания движка. Гуще — лучше. Индекс вязкости — изменение вязкости от температуры. Число больше — изменение меньше — лучше.
• Зольность плоха для катализаторов и сажевых фильтров у дизелей, щелочное число означает ресурс масла по нейтрализации кислот.
• Температура застывания, как и температура вспышки (и плотность), не имеет практического значения, но позволяет сделать некоторые выводы о составе масла.

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 продолжает оставаться решающим арбитром 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 оценки 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 в основном 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.

Вискозиметрия 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 ° C, 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 облегчением запуска 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 предполагал 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 стендовых испытаний, 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 из-за связывания воздуха.

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. Техника, которая предусматривала непрерывную работу на низких оборотах цилиндрического ротора в свободно окружающем статоре, была немедленно включена в спецификации моторного масла и позже стала 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 будет иметь важные преимущества с точки зрения топливной экономичности, но только в двигателях, 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 использовалась 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 эффективности 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 почти 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 композиций моторного масла, 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 показаны характеристики 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 двуокись 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 меньшим, топливосберегающим и оборудованным турбокомпрессором двигателям, генерирующим 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 рис. 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 вложили значительные средства и нуждаются в хорошо функционирующем и надежном двигателе.

Об авторе
Об авторе

Свойства моторного масла | HowStuffWorks

Моторные масла представляют собой сложную смесь многих ингредиентов, но они состоят из двух основных элементов — базового масла и присадок.При использовании обычного масла сырая нефть тщательно очищается до получения подходящего базового масла. Менее очищенные части сырой нефти намного толще и используются для различных целей, таких как кровельный гудрон или дорожный асфальт.

Присадки к маслу выполняют ряд важных функций. Во-первых, они предотвращают разрушение масла из-за высоких температур двигателя. Они также предотвращают ржавчину и коррозию, улучшают чистоту двигателя, создают пленку, защищающую металлические детали от износа и улучшающие характеристики текучести масла.

Когда вы покупаете моторное масло, вы увидите информацию о характеристиках каждого продукта, указанную на этикетке. Для начала убедитесь, что вы ищете подходящее масло для своего автомобиля — масло типа S предназначено для бензиновых двигателей, а масло типа C используется только в дизельных двигателях.

Вы также увидите значения вязкости, указанные на этикетке продукта. Высоковязкие масла густые и текут медленно, а низковязкие масла тоньше и текут быстрее.

Вязкость масла изменяется при нагревании двигателя. По мере того, как температура двигателя изменяется от холодной до очень высокой, масло разжижается, и, как следствие, его смазочные свойства тоже меняются. Например, масло 5W-30 имеет вязкость масла 5W в холодных и зимних условиях (W означает зима) и вязкость масла 30 весовых единиц при обычных рабочих температурах двигателя. Чтобы решить эту проблему, производители добавляют в масло полимеры, чтобы сделать его пригодным для более широкого диапазона температур.

Синтетические масла лучше выдерживают суровые температуры, чем обычные масла.Например, синтетическое масло 0W-30 плавно течет при -62 градусах Фаренгейта (-52,2 градуса Цельсия) и даже более низких температурах. Напротив, при таких температурах обычное масло замерзает до полной остановки. Другими словами, у этого нового сорта просто нет общепринятого эквивалента.

Это улучшение вязкости и производительности произошло не быстро — ученым потребовалось много лет исследований, чтобы заставить синтетику работать хорошо. По мере того, как ученые разрабатывали свои новые синтетические материалы и смеси, появились новые категории масел.

Смазочные материалы для дизельных двигателей

Смазочные материалы для дизельных двигателей

Ханну Яэскеляйнен, В. Адди Маевски

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 : Смазочные материалы для дизельных двигателей состоят из базового масла, модификатора вязкости и пакета присадок, который может включать антиоксиданты, депрессанты температуры застывания, детергенты и диспергенты.Вязкость моторного масла — его важнейшее свойство. Вязкость масла следует выбирать так, чтобы гидродинамическая смазка происходила там и тогда, когда это необходимо. Во время использования масло может загрязняться сажей, несгоревшим топливом, металлическими частицами и другими загрязнителями. Распространенный способ определения подходящих интервалов замены масла — анализ отработанного масла.

Состав смазки

Обзор

Смазочные масла в дизельном двигателе выполняют ряд важных функций:

• Снижение износа таких компонентов, как подшипники, поршни, поршневые кольца, гильзы цилиндров и клапанный механизм,
• Снижение трения граничных и гидродинамически смазываемых компонентов,
• Охлаждение поршня,
• Защита от коррозии из-за кислот и влаги,
• Очистка поршней и предотвращение скопления шлама на внутренних поверхностях,
• Поддержание смазки уплотнений и контроль набухания для предотвращения утечки из-за неисправности уплотнения и
• Служит гидравлической средой в таких компонентах, как топливные системы HEUI.

Смазочные материалы для двигателей состоят из базового масла (обычно 75–83%), модификатора вязкости (5–8%) и пакета присадок (12–18%) [1265] . Поскольку базовое масло само по себе не может обеспечить все функции смазочного масла, необходимые в современных двигателях, пакет присадок стал играть все более важную роль в рецептуре масла.

Базовое масло

Базовое масло состоит из базового компонента или смеси ряда базовых компонентов. Базовые компоненты из нефтяного сырья могут быть произведены с использованием множества различных процессов, включая дистилляцию, очистку растворителем, обработку водородом, олигомеризацию, этерификацию и повторную очистку.Синтез с использованием процесса Фишера-Тропша также может быть использован для производства некоторых высококачественных базовых компонентов из исходного сырья, такого как природный газ (GTL). Биосинтез также можно использовать для производства базовых компонентов из возобновляемых источников сырья, таких как растительный сахар [3229] . Базовые запасы также могут быть восстановлены при переработке отработанного масла.

Американский институт нефти (API) классифицирует базовые компоненты моторных масел, имеющих лицензию на нанесение классификационного символа API, на несколько различных категорий, как показано в таблице 1.В Европе Европейская ассоциация производителей смазочных материалов (ATIEL) определяет группы базовых масел для использования в последовательностях масел ACEA. Классификации ATIEL с I по V идентичны классификациям API (однако с 2003 по 2010 год ATIEL включила дополнительную классификацию по группе VI).

полиол.

Таблица 1
Классификация базовых масел API

Группа	Насыщенные вещества		Сера		Индекс вязкости		Прочие
	мин.	макс.	мин.	макс.	мин.	макс.		0.03% *	—	80	120
II	90%	—	—	0,03%	80	120			9022% —	—	0,03%	120	—
IV	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	не в группах с I по IV
* Максимум 90% насыщения и / или минимум 0. 03% серы

Базовые компоненты групп I, II и III различаются по концентрации насыщенных углеводородов и серы, а также по их индексу вязкости (см. Ниже). Базовые компоненты группы I имеют низкое содержание насыщенных углеводородов и / или высокое содержание серы. Группы II и III содержат много насыщенных веществ и мало серы. Базовые масла группы IV — это синтетические масла, состоящие из полиальфаолефинов. Наконец, базовые компоненты Группы V — это те, которые не попадают в Группы I-IV. Базовые масла Группы I и Группы II с индексом вязкости выше 110 иногда называют базовыми маслами Группы I + и Группы II + соответственно.Более широкое использование базовых масел Группы III также привело к аналогичной дифференциации для этих продуктов. Однако различие менее четкое. Базовые масла группы III + могут использоваться для обозначения базовых масел с индексом вязкости более 130-150 в зависимости от продавца.

Базовые масла группы I — это базовые масла самого низкого качества. Они производятся путем физического разделения молекул смазочного материала с использованием рафинирования растворителем; двухстадийный процесс, включающий частичное удаление ароматических углеводородов с помощью растворителя и последующее удаление парафина осаждением и другим растворителем.Базовые компоненты группы I могут все еще содержать более 10% ароматических углеводородов, что придает этим базовым маслам без добавок плохую стойкость к окислению, а их вязкость — плохой температурный отклик. Необходимо использовать специальную сырую нефть, которая содержит желаемые молекулы базового масла смазочного материала, так что характеристики базового масла Группы I сильно зависят от источника сырой нефти.

Базовые компоненты группы II производятся с использованием различных технологий гидрообработки. На модернизированных или гибридных установках Группы II к установкам Группы I добавляется стадия гидроочистки, что позволяет повысить гибкость выбора сырой нефти по сравнению с базовыми маслами Группы I.На специально построенной установке гидрокрекинга Группы II каталитические процессы преобразуют молекулы, не являющиеся смазочными материалами, в молекулы смазочных материалов, что обеспечивает еще большую гибкость исходного сырья и позволяет использовать более низкое качество / более дешевую сырую нефть. При производстве базовых компонентов группы II можно удалить значительное количество азот- и серосодержащих соединений и ароматических углеводородов. Это обеспечивает превосходное базовое сырье по сравнению с базовыми маслами Группы I. Базовые компоненты группы II более инертны и образуют меньше продуктов окисления. Поскольку исходные молекулы базового сырья Группы II подвергаются крекингу и изменяют форму, свойства продукта в меньшей степени зависят от источника сырой нефти.

Базовые компоненты группы III производятся почти так же, как базовые компоненты группы II, но с использованием более высоких температур или более длительного времени пребывания в реакторе. Это дает им значительно улучшенные температурные характеристики. Базовые компоненты, производные от газа до жидкости (GTL), относятся к Группе III. Базовые компоненты группы III + также могут быть биосинтезированы [3229] .

Стремление повысить экономию топлива и сократить выбросы в автомобильной промышленности привело к сокращению использования базовых масел Группы I и увеличению использования базовых масел Группы II и III.Повышенная доступность этих высококачественных базовых масел открыла для базовых масел Группы II новые области применения, помимо тех, которые были созданы из-за потребности в более качественных автомобильных смазочных материалах. Например, переход на смазочные материалы, созданные на основе базовых масел Группы II для судовых поршневых двигателей, может помочь снизить затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию [3352] .

Базовые компоненты группы IV традиционно называются «синтетическими» базовыми маслами. Эти полиальфаолефины (ПАО) полимеризуются из более мелких молекул.На момент своего появления они были самыми эффективными из доступных базовых масел. По мере роста спроса производители начали использовать сырье с высоким индексом вязкости для производства минеральных масел, соответствующих характеристикам ПАО. Эти базовые компоненты Группы III соответствовали характеристикам ПАО, но при более низкой стоимости. В Северной Америке базовые компоненты Группы III также могут называться «синтетическими» [464] . Биосинтезированные базовые компоненты ПАО также были разработаны [3229] . ПАО с низкой вязкостью, используемые в сочетании с базовыми маслами Группы III, предлагают инструмент для получения составов моторных масел с низкой вязкостью для повышения экономии топлива при сохранении приемлемых характеристик летучести масла, рис. 1 [3216] .

Рисунок 1 . Пример того, как ПАО могут быть использованы для расширения базовых масел Группы III для достижения требований вязкости и летучести 0W-30.

(Источник: ExxonMobil Chemical)

Базовые компоненты группы V включают полиалкиленгликоли (PAG), алкилированные нафталины (AN) и сложные эфиры, такие как сложные эфиры полиолов (сложные эфиры пентаэритрита и сложные эфиры триметилолпропана) и ароматические сложные эфиры (фталаты и тримеллитаты). Новые жидкости, такие как смешивающиеся с маслом ионные жидкости, также продолжают разрабатываться [2442] .Эти синтетические базовые масла могут обладать различными свойствами, которые делают их привлекательными для определенных областей применения:

• полярные базовые компоненты обладают улучшенными свойствами, традиционно обеспечиваемыми добавками, и могут снизить количество требуемых добавок,
• более высокая термическая стабильность может расширить диапазон рабочих температур на 50-100 ° C,
• высокая прочность пленки и повышенная смазывающая способность могут снизить потребление энергии в некоторых областях применения,
• некоторые из них являются биоразлагаемыми и имеют низкую токсичность для окружающей среды.

###

Мониторинг физических и химических свойств бензинового моторного масла во время его использования

Реферат

Физико-химические свойства бензинового моторного масла на минеральной основе контролировались при 0, 500, 1000, 2000, 3500, 6000, 8500 и 11500 км эксплуатации. Трассировка проводилась с помощью индуктивно связанной плазмы и некоторых других методов. В каждой серии измерений концентрации двадцати четырех элементов, а также физические свойства, такие как: вязкость при 40 и 100 ° C; индекс вязкости; точка возгорания; температура застывания; удельный вес; цвет; общее кислотное и щелочное числа; содержание воды определено.Результаты указывают на тенденцию к снижению концентрации элементов присадок и увеличению концентрации изнашиваемых элементов. Для различных физических свойств наблюдаются разные тенденции. Обсуждаются возможные причины изменения физических и химических свойств.

1. Введение

Анализ масла включает в себя отбор проб и анализ масла на предмет различных свойств и материалов для контроля износа и загрязнения двигателя, трансмиссии или гидравлической системы [1].Регулярный отбор проб и анализ позволяют установить исходный уровень нормального износа и помочь определить, когда происходит аномальный износ или загрязнение. Анализ масла не только позволяет увидеть механическое состояние компонента, но также определяет состояние самого масла, что помогает оптимизировать периоды замены [2–4].

Первое использование анализа отработанного масла датируется началом 1940-х годов железнодорожными компаниями в западных Соединенных Штатах. В связи с покупкой парка новых локомотивов технические специалисты использовали простое спектрографическое оборудование и физические тесты для контроля двигателей локомотивов [5, 6].По мере того как паровозы уступали тепловозам, практика анализа масла на железных дорогах стала популярной. К 1980-м годам анализ масел лег в основу технического обслуживания по состоянию на большинстве железных дорог Северной Америки. Благодаря успеху анализа нефти на железных дорогах, ВМС США использовали спектрометрические методы для контроля реактивных двигателей на своих самолетах в середине 1950-х годов. Примерно в это же время компания Rolls-Royce также экспериментировала с анализом масла для своих реактивных турбин. Анализ нефти начал распространяться, и в 1950-х и начале 1960-х годов в американской армии и военно-воздушных силах были разработаны программы.Затем в начале 1960-х годов впервые появились коммерческие лаборатории анализа нефти [5, 6].

В настоящее время анализ масла является важной частью мониторинга состояния в развитых индустриальных странах. При использовании таких программ была получена значительная экономия времени и средств [7, 8]. Помимо технических отчетов, в литературе можно найти ряд статей, посвященных анализу масел [9–16]. В различных статьях используется широкий спектр аналитических процедур и методов, таких как потенциометрия [15], полярография [16], индуктивно-связанная плазма [17], инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье [18, 19], атомно-абсорбционная спектроскопия [20], были описаны дифференциальная сканирующая гравиметрия [21], рентгенофлуоресцентная спектроскопия [22], лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя [23], спектрография [24], феррография [25], масс-спектрометрия [26] и хроматография [27]. .

При анализе масла концентрация ряда элементов, а также количество некоторых физических свойств, таких как вязкость, индекс вязкости, плотность, температура вспышки, температура застывания, общее кислотное и щелочное числа и содержание воды [ 28, 29] определяется. Полученные данные затем используются для диагностики состояния масла и двигателя [2]. Анализ масла может выявить разбавление смазочного масла топливом, загрязнение масла, антифриз в масле, чрезмерный износ подшипников и неправильное применение смазочных материалов.Раннее обнаружение может снизить счета за ремонт, уменьшить катастрофические отказы, увеличить срок службы оборудования и уменьшить внеплановые простои [2].

Недавно мы участвовали в исследовании смазочных масел [30–32]. В этой статье мы сообщаем о результатах физико-химического мониторинга бензиновой смазки на минеральной основе на разных километрах эксплуатации. Выбранное масло является продуктом компании Sepahan Oil Company. Отслеживание проводилось с помощью ICP-OES и некоторых других методов.

2. Экспериментальная

2.1. Материалы

Непосредственно использовались базовое масло SN-500 и бензиновое масло Speedy SL от Sepahan Oil Company. Метанол, соляная кислота, хлорная кислота, различные буферы, пропан-2-ол, хлороформ, гидроксид калия, уксусная кислота, уксусный ангидрид, хлорбензол, перхлорат натрия, ксилол, ацетон и твердый диоксид углерода были приобретены у компании Merck и использовались без каких-либо обработка. Набор многоэлементных первичных стандартов Spex использовался для элементного анализа ICP-OES.

2.2. Методы испытаний

Применяли следующие методы испытаний: ASTM D-445 для вязкости при 40 ° C и 100 ° C, ASTM D-2270 для индекса вязкости, ASTM D-92 для температуры вспышки, ASTM D-97 для температуры застывания, ASTM D-1298 для удельного веса, ASTM D-1500 для цвета, ASTM D-664 для общего кислотного числа и ASTM D-6304 для содержания воды.

2.3. Instrumental

Все вязкости, индексы вязкости и удельный вес были определены с помощью вискозиметра Anton Paar, модель SVM 3000.Температуры воспламенения оценивали с помощью прибора для определения температуры воспламенения Herzog, модель HC 852. Температуры застывания определяли с помощью прибора для определения температуры застывания Herzog, модель HC 852. Цвета определяли прибором Dr. Long. TBN определяли с помощью роботизированного титросэмплера Metrohm, модель Dosiono 800. TANs определяли с помощью титратора Metrohm, модель Titrino MPT 789. FTIR-спектр записывали на FTIR-спектре Perkin Elmer model Spectrum 65 с использованием таблеток KBr. Элементный анализ базового масла, то есть SN-500, и сформулированного масла (Speedy SL) был выполнен с помощью ICP-OES Perkin Elmer model Optima 5300 V.Пределы обнаружения (ПД) были получены при одновременных многоэлементных условиях с аксиальной плоскостью плазмы двойного обзора с использованием цилиндрической распылительной камеры и концентрического распылителя. Все пределы обнаружения даны в микрограммах на литр и были определены с использованием металлоорганических стандартов. Выбранные длины волн и значения DL (значения в скобках) для каждого элемента показаны на.

Таблица 4

9044

Элемент	Длина волны	Элемент	Длина волны	Элемент	Длина волны	Элемент	Длина волны
0)	181,6	Ba (0,03)	233,5	Ni (0,5)	231,6	Ti (0,4)	334,9
Zn (0,2)		8	249,7	Na (0,5)	589,6	V (0,5)	290,9
P (4,0)	213,6	Mo (0,5)	202,1	Mn	Пб (1.0)	230.3
Mg (0,04)	285,2	Al (1,0)	396,1	Fe (0,1)	238,2	Cd (0,1)	3281,8
Cr (0,2)	267,7	Cu (0,4)	327,4	Sb (2,0)	206,8
Ca (0,05)	317,9	Ag (0,64,0)	Ag (0,64,0)	Ag (0,64,0) 90	Sn (2,0)	189.9	К (1,0)	766,5

2,4. Отбор проб

На каждом погонном километре отбор проб [33] производился сразу после выключения автомобиля. Достаточное количество пробы масла отбирали шприцем на 100 мл.

3. Результаты и обсуждение

Концентрации двадцати четырех элементов в смазочном масле и на разных километрах были определены ICP-OES. Соответствующие значения приведены в. Кроме того, в таблице приведены стандартные отклонения для каждого из данных.Результаты были отсортированы на основе тенденции к снижению свежего масла. На первый взгляд полученные данные можно разделить на три группы: (i) элементы с концентрацией более 10 ppm, (ii) элементы с концентрацией менее 10 ppm, но больше LD, и (iii) элементы, которые не содержат имеют концентрацию ниже LD. Согласно этой классификации сера, цинк, фосфор, магний, кремний, кальций и барий могут быть расположены в первой группе, бор, молибден, алюминий, серебро, хром, никель и натрий входят во вторую группу, а остальные элементов, то есть марганца, железа, меди, олова, титана, ванадия, свинца, кадмия, сурьмы и калия, принадлежат к третьей группе.С другой стороны, полученные данные показывают, что при непрерывном использовании масла и на более высоких километрах концентрация некоторых элементов непрерывно снижается, в то время как для других элементов наблюдается тенденция к увеличению. Таким образом, по элементам № 2 наблюдается тенденция к снижению. 1–8 (), а для других элементов наблюдается тенденция к увеличению.

Таблица 1

Концентрация элементов, содержащихся в добавках, на разных расстояниях. Значения в скобках относятся к базовому маслу.

9048 9048 9048 738,02 9024 9048 (7) DL 9048 6,7 9048 6,7 9024 ) 904

№	Элемент	Километр рабочего хода
		0	500	1000	2000	3500	6000	8500	11500
11500
970,4	964,7	957,5	960,0	940,0	935,4	907,1
(2)	Zn (6.1)	784,0	743,2	711,6	650,1	580,9	467,5	355,6	249,9
(3)	686,6	603,5	505,1	411,9
(4)	Мг (0,3)	228,9	228,3	227,6	227,6	222,1	214,7	202,7
(5)	Si (3,1)	61,4	60,9	60,1	59,1	59,1	59,1	59,1	59,1	(6)	Ca (	56,7	53,5	51,9	46,9	43,7	36,4	29,4	22,3
29.4	29,1	28,4	27,8	26,9	23,8	23,7	23,4
(8)	B (6,5)			3,8	3,5	3,3
(9)	Mo (6,4)	6,5	6,5	6,5	6,6	7,5	8,2 8,6	8
(10)	Al (5,2)	5,1	5,2	5,4	5,9	5,9	7,0	7,3	8,9
1,7	2,1	2,2	2,2	2,3	2,2	2,3	2,3
(12)	Cr (1,1)	1,1	1,6 .1	2,2	2,3	2,4	2,7
(13)	Ni (1,2)	1,1	1,2	1,3	1,4	1,6	1,6	1,6
(14)	Na (0,4)	0,5	0,7	0,8	1,0	1,1	1,0	1,2	1,2
(15) M )		0.8	1,1	1,4	2,6	3,2	4,5	15,5
(16)	Fe (		2,4	3,7	8,6	10,1	11,8
(17)	Cu (		0,4	0,8	1,2	1,8	1,8	2,5		(18)	Sn (		0.4	0,8	0,8	0,9	1,0	1,3	1,4
(19)	Ti (		0,4	0,8	1,8	1,9	1,9
(20)	V (		0,5	0,7	1,3	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8 9024	(21)	Pb (					0.1	0,2	0,2	0,6
(22)	Cd (		0,5	0,5	0,5	0,6	0,6
(23)	Sb (		0,3	0,5	0,6	0,7	0,7	0,8	0,8
(24) K DL)								7.4

Таблица 2

Стандартные отклонения данных.

± 0,3 0,3 ± 0,4 904 0,7 904 0,3 0,6 0,2

№	Элемент	Километр рабочего хода
		0	500	1000	2000	3500	6000	8500	11500
± 0,5	± 0,2	± 0,1	± 0.1	± 0,3	± 0,7	± 0,3
(2)	Zn (± 0,9)	± 0,1	± 0,1	± 0,5	± 0,8	± 0,6	± 0,2	± 0,1
(3)	P (± 0,8)	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3	0,3	± 0,3
(4)	Мг (± 0.6)	± 0,1	± 0,1	± 0,1	± 0,9	± 0,4	± 0,6	± 0,3	± 0,5
(5)	Si (± 0,648)	Si (± 0,648)	± 0,1	± 0,7	± 0,5	± 0,2	± 0,2	± 0,6	± 0,1
(6)	Ca (-)	± 0,3	± 0,6	± 0,3	± 0,5	± 0.9	± 0,1	± 0,3
(7)	Ba (-)	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3	± 0,3		± 0,3
(8)	B (± 0,1)	± 0,6	± 0,1	± 0,1	± 0,7	± 0,8	± 0,1	± 0,5
(9)	Мо (± 0,3)	± 0,1	± 0.1	± 0,4	± 0,2	± 0,1	± 0,1	± 0,3	± 0,3
(10)	Al (± 0,3)	± 0,3	± 0,6	± 0,7	± 0,1	± 0,3	± 0,4	± 0,5
(11)	Ag (± 0,1)	± 0,5	± 0,2	± 0,1	0,5	± 0,6	± 0,5	± 0,4	± 0.5
(12)	Cr (± 0,1)	± 0,1	± 0,3	± 0,4	± 0,5	± 0,6	± 0,6	± 0,3	± 0,1	(13)	Ni (± 0,1)	± 0,3	± 0,2	± 0,3	± 0,4	± 0,4	± 0,3	± 0,3	± 0,9
(14)	Na (± 0,2)	± 0,1	± 0,1	± 0.2	± 0,2	± 0,1	± 0,2	± 0,2	± 0,3
(15)	Mn (-)	—	± 0,2	± 0,1		± 0,1	± 0,1	± 0,1	± 0,5
(16)	Fe (-)	—	± 0,2	± 0,5	± 0,3	± 0,3	± 0,1	± 0,2
(17)	Cu (-)	—	± 0.1	± 0,2	± 0,6	± 0,5	± 0,1	± 0,2	± 0,2
(18)	Sn (-)	—	± 0,2		± 0,1	± 0,3	± 0,1	± 0,2	± 0,3
(19)	Ti (-)	—	± 0,5	± 0,7	± 0,4	± 0,1	± 0,1	± 0,3
(20)	В (-)	—	± 0.3	± 0,1	± 0,4	± 0,2	± 0,1	± 0,1	± 0,3
(21)	Pb (-)	—	—	—	± 0,1	± 0,1	± 0,1	± 0,2
(22)	Cd (-)	—	± 0,1	± 0,1	± 0,1	± 0,2	± 0,2 ± 0,2	± 0,2	± 0,3
(23)	Sb (-)	—	± 0.1	± 0,1	± 0,1	± 0,3	± 0,4	± 0,1	± 0,2
(24)	K (-)	—	—	—	— 90	—	—	—	± 0,3

Одним из источников элементов в свежем масле являются присадки, то есть соединения, которые используются в составе масла и играют роль улучшающих свойств. физико-химических свойств масел [34].В зависимости от области применения используются различные комбинации добавок для достижения требуемого уровня производительности; наиболее важными из них являются детергенты, диспергаторы, противоизносные, антиоксиданты, модификаторы вязкости, ингибиторы пенообразования и депрессанты температуры застывания [35, 36]. Так, диалкилдитиофосфаты цинка (ZDDP) являются обычными противоизносными и антиоксидантами, которые содержат в своей структуре Zn, P и S [37], кальциевые и бариевые соли длинноцепочечных алкиларилсульфоновых кислот являются обычными Са-содержащими детергентами [34], а жидкие силиконы являются наиболее эффективными пеногасителями, в состав которых входит Si [34].

Другим источником элементов в свежем смазочном масле являются те элементы, которые включены в процесс производства базового масла. Ожидается, что из-за органического характера базового масла количество металлических элементов в нем меньше, чем неметаллических.

Таким образом, элементы нет. 1–14 в свежем масле происходят из двух источников: базового масла и присадок. В случае металлических элементов предполагается, что базовое масло имеет незначительный вклад, а основная часть обусловлена ​​присадками.В других случаях, таких как сера и фосфор, вклад обоих источников может быть значительным.

Чтобы лучше понять источники элементов в свежем масле, его также исследовали на наличие различных элементов. Полученные результаты приведены во втором столбце (значения в скобках). Как видно, кроме S, концентрация других элементов менее 10 ppm. Учитывая, что используемое базовое масло относится к группе (I), такой высокий уровень S не является ненормальным.С другой стороны, из-за органического характера базового масла низкая концентрация металлических элементов не является неожиданной.

Поскольку данные, представленные в свежем масле, действительно имеют наибольшую концентрацию. Это может быть связано с (i) высоким уровнем S в базовом масле и (ii) применением ZDDP, который является серосодержащей присадкой и обычно используется в составах картерных масел.

Цинк и фосфор являются вторыми и третьими элементами по концентрации (). Сравнение уровня этих элементов в свежем масле с уровнем базового масла указывает на значительное увеличение последнего по сравнению с первым.Такое наблюдение также можно отнести к использованию ZDDP (в качестве добавки, содержащей Zn и P) в составе масла.

Повышенные уровни Mg, Si, Ca и Ba могут быть связаны с применением таких добавок, как основные фенаты или сульфонат магния, кремниевый пеногаситель, сульфонат кальция и сульфонат бария [34].

Сравнение концентраций элементов №. 7–14 в базовом масле и свежем масле () не показывает каких-либо значительных изменений. Следовательно, эти элементы происходят только из базового масла.

Ни одного элемента нет. 16–24 () существуют в базовом масле. Также их нельзя найти в свежем масле. Это означает, что в рецептуре смазочного материала не использовались присадки, содержащие новые элементы.

Концентрации элементов нет. 1-7, которые включены в аддитивные структуры, в зависимости от погонного километра. Как видно, во всех случаях при использовании масла концентрации непрерывно снижаются. Это означает, что при нанесении масла происходит истощение присадок.Фактически, при высокой температуре двигателя присадки разлагаются, и некоторые из образовавшихся продуктов разложения поглощаются фильтром [38]. что приводит к снижению концентрации соответствующих элементов в масле. Интересно отметить, что степень восстановления более значительна для цинка и фосфора, что указывает на то, что истощение соответствующих добавок больше, чем других.

Металлы износа будут появляться в масле из-за износа различных частей двигателя, Fe является наиболее распространенным металлом износа.Присутствует в той или иной форме практически во всем оборудовании. Его широкое присутствие означает, что существует множество источников частиц износа. Его можно найти в гильзах цилиндров, поршневых кольцах, клапанном механизме, коленчатом валу, коромыслах, пружинных шестернях, стопорных шайбах, гайках, штифтах, шатунах, блоках цилиндров и масляном насосе. Cu широко используется в качестве легирующего элемента, медь ценится из-за свойств материала, очень пластичной и отличной теплопроводности и электропроводности. Он широко используется в подшипниковых системах, а также в теплообменниках.В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Олово используется в качестве легирующего элемента с медью и свинцом для протекторных вкладышей подшипников. В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Алюминий ценится в оборудовании из-за его высокого отношения прочности к весу и отличной коррозионной стойкости.Легирование другими элементами улучшает его износостойкость и термостойкость. В настоящее время он широко применяется в производстве оборудования. В двигателе его можно найти в блоках цилиндров, поршнях, нагнетателях, втулках масляных насосов, подшипниках (некоторых), кулачковых втулках (некоторых) и маслоохладителях (некоторых). Хром используется в качестве конструкционного материала из-за его высокой твердости и коррозионной стойкости. Он присутствует во многих системах, работающих в суровых условиях. В двигателе он может быть найден в кольцах, гильзах, выпускных клапанах и хромат цинка из ингибитора системы охлаждения.Свинец используется в мягком металле, который используется для износостойких поверхностей, таких как опорные подшипники. Широко используются баббиты на основе свинца. Серебро обладает исключительной теплопроводностью и является отличным материалом для опорных пластин, обеспечивающим минимальное трение. Он подвержен коррозии со стороны добавок на основе цинка. В двигателе его можно найти в клапанах, направляющих клапана, гильзах цилиндров и подшипниках. Остальные элементы также можно найти в разных частях двигателя [2].

Приведенные данные свидетельствуют о том, что при увеличении километража количество изнашиваемых элементов постоянно увеличивается.Бор — исключение. Это означает, что во время работы произошел некоторый износ в различных частях двигателя. Среди элементов наибольший износ принадлежит железу и марганцу. Как видно, концентрация железа была изменена на 12 единиц, а концентрация марганца — на 15,5 единиц. При этом изменение концентрации других элементов существенно не изменилось. Таким образом, соответствующее оборудование подверглось большему износу.

Тенденция к снижению концентрации бора может быть связана с образованием соединений бора в масляной матрице, которые поглощаются масляными фильтрами.

Концентрации элементов, не связанных ни с базовым маслом, ни с присадками, приведены в. Как видно, концентрации изнашиваемых элементов, а именно марганца, железа, меди, олова, титана, ванадия, свинца, кадмия и сурьмы, были увеличены. Между тем, концентрация калия, который является загрязняющим элементом [3], резко возрастает на 11500 км. Это может быть связано с утечкой охлаждающей жидкости в масло. Альтернативно, источником этого увеличения может быть водопоглощение.

Консистенция, текучесть или вязкость в случае масел являются ключевыми параметрами для обеспечения эффективности смазки и применения смазочных материалов [39]. Вязкость отработанного моторного масла может снизиться из-за разбавления топлива или из-за высокого содержания воды и / или сдвига присадки, улучшающей индекс вязкости [3]. Вязкость может увеличиваться из-за сильного загрязнения масла сажей, полимеризации, потерь при испарении и эмульсий из-за загрязнения водой и / или окисления масла [3]. Очевидно, что окончательный статус вязкости масла зависит от сочетания понижающих и повышающих факторов.Если факторы падения превзойти повышающие, произойдет падение вязкости. Увеличение собственности будет наблюдаться в обратных условиях.

Как видно из пробега до 2000 км, вязкость при 40 ° C и 100 ° C систематически снижается. После 2000 км наблюдается обратная тенденция. Это указывает на то, что до 2000 км факторы снижения вязкости, такие как разбавление топлива, загрязнение водой и сдвиг присадки, улучшающей вязкость, побеждают факторы увеличения.Между тем, на погонных километрах более 2000 возрастающие факторы, такие как сильное загрязнение масла сажей, полимеризация, потери от испарения и эмульсии из-за загрязнения водой и / или окисления масла, преодолеваются уменьшающими агентами. Поскольку нет сигнала о разбавлении топлива, снижение вязкости в основном может быть связано с загрязнением водой и сдвигом присадки, улучшающей вязкость. С другой стороны, отсутствие полосы 2000 см ⁻¹ в ИК-спектре отработанного масла (), что является важным признаком сажеобразования [18, 19], а также отсутствие удовлетворительных причин потерь при испарении и образования эмульсии, убедитесь, что полимеризация и окисление являются основными причинами увеличения вязкости.

ИК-спектр масла после эксплуатации 11500 км.

Таблица 3

Физические свойства на разных погонных километрах.

44 9024 D 9024 D 9022 Температура застывания 1298 9024 9048 3,1 9048 9048 9048 в полосах ИК-спектра ) может быть отнесен к растяжению CH (2924 см ^-1 ), карбонилу (1714 см ^-1 ), CH ₂ ножницам (1460 см ^-1 ), симметричному изгибу CH ₃ (1376 см ^-1 ) и ароматических соединений (970 см ^-1 ).Наблюдение недавних полос может быть связано с существованием ароматических, нафтеновых и алифатических соединений, которые являются составными частями используемого минерального базового масла (SN-500). Кроме того, наблюдение карбонильной полосы указывает на то, что произошло некоторое окисление. Низкая интенсивность наблюдаемого пика означает, что степень окисления низкая.

Температура вспышки — это самая низкая температура, при которой источник воспламенения вызывает воспламенение паров образца (смазки) при определенных условиях [40].Как и вязкость, проверка температуры вспышки всегда была стандартной частью спецификации смазочного материала. Из-за низких температур вспышки большинства видов топлива резкое падение температуры вспышки картерного масла обычно можно рассматривать как показатель разбавления. Иногда очень высокие локальные температуры могут привести к термическому растрескиванию масла. Поскольку изменения температуры вспышки не наблюдаются, как термический крекинг, так и разбавление топлива исключаются. Фиксация температуры застывания, которая является нормальным результатом термического растрескивания, является еще одним подтверждением отсутствия термического растрескивания.

Разбавление топлива вызывает уменьшение удельного веса. Напротив, загрязнение или окисление кремнием вызывает его увеличение [2]. Если одновременно существуют как повышающий, так и понижающий факторы, конечная ситуация будет определяться фактором предпочтения. Наблюдение тенденции к увеличению (), помимо отсутствия разжижения или загрязнения топлива, указывает на то, что окисление является основной причиной увеличения удельного веса.

Общее кислотное число является мерой кислотных компонентов в нефтепродуктах.Кислотность неиспользованных масел и жидкостей обычно зависит от типа и концентрации конкретного присадки, тогда как кислотность отработанного масла представляет интерес для измерения степени окисления жидкости. Общее щелочное число (TBN) характеризует щелочной запас нефтепродуктов [34]. В частности, используется для моторных масел, где кислотные продукты сгорания расходуют щелочной резерв. И TAN, и TBN могут быть получены титрованием кислотной основы.

Графики TAN и TBN в зависимости от километража работы показаны на, поскольку видно, что при увеличении рабочего километра TAN постоянно увеличивается.Тенденцию к увеличению TAN можно объяснить окислением некоторых компонентов смазки и последующим образованием карбоновых кислот. Фактически, при увеличении времени работы масла антиоксидантные присадки постепенно истощаются. Истощение антиоксидантов помимо высокой температуры двигателя и присутствия кислорода создает подходящие условия для окисления. Появление карбонильной полосы в ИК-спектре отработанного масла () является еще одним свидетельством окисления.

Графики TAN (внизу) или TBN (вверху) в зависимости от погонных километров.

В отличие от TAN, для TBN () наблюдается уменьшение дрейфа. Эту тенденцию к снижению можно отнести к истощению добавок, которые в большинстве своем имеют базовый характер. Это согласуется с результатами элементного анализа (), который достоверно подтверждает истощение добавок.

Учитывая это, TBN является мерой щелочной резервирования смазки [29]. Ожидается, что после полного израсходования щелочных материалов нейтрализация будет полностью остановлена ​​и будет наблюдаться резкое повышение ОКЧ.Очевидно, что после этого разрушительное действие кислых продуктов будет очень сильным, и дальнейшее использование масла неразумно. После экстраполяции кривых TBN и TAN можно предсказать, что примерно на 23000 км эти два недавних значения будут равны. Таким образом, можно сделать вывод, что 23000 км — это критическое значение и время замены масла.

Вода является наиболее распространенным загрязнителем смазочных масел. Он также является одним из наиболее вредных для подшипников и других смазываемых компонентов.Это вызывает коррозию металлических поверхностей, ухудшение качества смазки и плохое смазывание. Вода может присутствовать в смазочных маслах в трех формах: растворенная, эмульгированная и свободная. Концентрация растворенной воды составляет менее 100 частей на миллион и не является вредной и не влияет на внешний вид или характеристики смазки. Эмульгированная вода содержится в количестве более 150 частей на миллион, что придает маслу молочный оттенок. Это самое вредное. Капли воды — это третий вид воды в смазочных маслах. Эта форма воды в масле также очень вредна для смазываемых деталей, но ее также легче всего отделить [3].Как видно из рисунка, несмотря на тенденцию к увеличению содержания воды, ее концентрация не достигла критического значения. Следовательно, в существующей нефти вода не может рассматриваться как важный вредный фактор, и ее вклад в ущерб незначителен.

Свойства смазочного масла (автомобильного)

11.7.

Свойства смазочного масла

Качество смазочного масла проверяется на следующие различные свойства, чтобы оценить его пригодность и достоинства для определенных условий эксплуатации.
(а) Вязкость. Вязкость — это показатель текучести масла при определенной температуре и давлении (см. Раздел 11.6).
(6) Точка воспламенения или точка воспламенения. Самые низкие температуры, при которых масло вспыхивает и загорается, известные как точки вспышки и воспламенения. Эти две температуры должны быть достаточно высокими, чтобы любое смазочное масло могло избежать вспышки или ожога во время использования.
(в) Облако. Низкая температура, при которой смазка переходит из жидкого состояния в пластичное или твердое состояние, называется точкой помутнения.В некоторых случаях в начале затвердевания масло кажется мутным.
(d) Углеродный остаток. Смазочные масла, представляющие собой химические соединения углерода и водорода, при сгорании осаждают нагар на деталях двигателя. Это должно быть как можно меньше для смазочного масла.
(e) Коррозия. Смазка не должна разъедать рабочие части.
(/) Температура застывания. Самая низкая температура, при которой масло льется, называется его температурой застывания. Ниже этой температуры масло становится пластичным, поэтому оно не создает гидродинамической смазки и поэтому не может использоваться при температуре ниже этой.

(г) Цвет. Этот тест не так важен, за исключением проверки однородности любого данного сорта масла.
(h) Разбавление картерного масла. Пары бензина могут выходить за поршневые кольца во время такта сжатия, которые смешиваются с маслом и влияют на его смазывающие свойства. Испытание, определяющее степень разбавления картерного масла, указывает на пригодность такого масла.
(i) Эмульгирование. Смазка при смешивании с водой имеет тенденцию к расслоению.Число эмульгирования — это показатель склонности любого масла к эмульгированию с водой.
(J) Окисление при высокой температуре. Смазочные масла могут разрушаться при высокой температуре из-за окисления с образованием твердого углерода и лака, которые откладываются на деталях двигателя. Следовательно, смазочные материалы должны противостоять окислению.
(k) Испарение. Испытание на испарение проводится для определения количества масла, которое может испариться при высоких температурах. Смазочное масло должно иметь низкую испаряемость.
(/) Содержание серы. Сера в коррозионной форме вредна для смазочного масла. Таким образом, следует избегать его присутствия.
(м) Удельный вес. Удельный вес смазочного масла значительно различается, поэтому его не следует рассматривать как основной показатель его смазывающих свойств.
(n) Номер нейтрализации. Масло может содержать примеси, если их не удалить во время рафинирования, которые оказывают вредное влияние на свойства масла.

Характеристики и характеристики моторного масла при низких температурах

R Авторы представляют результаты экспериментального исследования вязкостных характеристик моторных масел при низких температурах и их влияния на крутящий момент при запуске и циркуляцию в двигателе.

При температуре около 0 град. fahr., даже масла асфальтового происхождения, по-видимому, обладают некоторыми пластическими характеристиками, в то время как масла смешанного и парафинового типов сильно отклоняются от общепринятых законов вязкого течения. Масла этих последних классов имеют кажущуюся вязкость, которая имеет тенденцию увеличиваться с уменьшением напряжения сдвига и становиться несколько больше, чем можно было бы ожидать при изучении их характеристик при нормальных температурах. Однако, поскольку сопротивление проворачиванию двигателя происходит главным образом из-за того, что масло находится в тонких пленках на стенках цилиндров, относительно небольшой коэффициент температурной вязкости парафиносодержащих масел дает им заметное преимущество перед маслами асфальтового происхождения, которые становятся еще более значительными. при понижении температуры.

Испытания на циркуляцию в двигателе, оборудованном сеткой со сравнительно мелкими ячейками над всасывающим отверстием насоса, показали, что циркуляция не достигается до тех пор, пока масло в поддоне не достигнет температуры застывания. В общем, работа показывает, что низкотемпературный коэффициент вязкости очень желателен для минимизации усилия при проворачивании, и что для свободной циркуляции требуется масло, эффективная вязкость которого не увеличивается слишком быстро при очень низких напряжениях сдвига.

Обсуждение включает утверждения о том, что многие эксперименты, описанные в статье, были дублированы другими экспериментаторами, и что результаты подтвердили результаты, полученные г-ном.Вилкин. Другой участник дискуссии комментирует результаты экспериментов, проведенных им в ходе исследования, проведенного в Бюро стандартов по проблеме смазки авиационного двигателя в периоды запуска и прогрева. Подчеркивается необходимость масла для испытаний в холодном состоянии, и описывается устройство для измерения сопротивления сдвигу масляной пленки. Приведены испытания с использованием электрических средств измерения крутящего момента отрыва, описан процесс депарафинизации масел на основе парафина, а сравнительные результаты испытаний масла на основе асфальта и масла на основе парафина показаны в диаграммах.

Мониторинг физических и химических свойств бензинового моторного масла во время его использования

Физико-химические свойства бензинового моторного масла на минеральной основе контролировались на 0, 500, 1000, 2000, 3500, 6000, 8500 и 11500 км. операция. Трассировка проводилась с помощью индуктивно связанной плазмы и некоторых других методов. В каждой серии измерений концентрации двадцати четырех элементов, а также физические свойства, такие как: вязкость при 40 и 100 ° C; индекс вязкости; точка возгорания; температура застывания; удельный вес; цвет; общее кислотное и щелочное числа; содержание воды определено.Результаты указывают на тенденцию к снижению концентрации элементов присадок и увеличению концентрации изнашиваемых элементов. Для различных физических свойств наблюдаются разные тенденции. Обсуждаются возможные причины изменения физических и химических свойств.

1. Введение

Анализ масла включает отбор проб и анализ масла на предмет различных свойств и материалов для контроля износа и загрязнения двигателя, трансмиссии или гидравлической системы [1].Регулярный отбор проб и анализ позволяют установить исходный уровень нормального износа и помочь определить, когда происходит аномальный износ или загрязнение. Анализ масла не только позволяет увидеть механическое состояние компонента, но также определяет состояние самого масла, что помогает оптимизировать периоды замены [2–4].

Первое использование анализа отработанного масла датируется началом 1940-х годов железнодорожными компаниями в западных Соединенных Штатах. В связи с покупкой парка новых локомотивов технические специалисты использовали простое спектрографическое оборудование и физические тесты для контроля двигателей локомотивов [5, 6].По мере того как паровозы уступали тепловозам, практика анализа масла на железных дорогах стала популярной. К 1980-м годам анализ масел лег в основу технического обслуживания по состоянию на большинстве железных дорог Северной Америки. Благодаря успеху анализа нефти на железных дорогах, ВМС США использовали спектрометрические методы для контроля реактивных двигателей на своих самолетах в середине 1950-х годов. Примерно в это же время компания Rolls-Royce также экспериментировала с анализом масла для своих реактивных турбин. Анализ нефти начал распространяться, и в 1950-х и начале 1960-х годов в американской армии и военно-воздушных силах были разработаны программы.Затем в начале 1960-х годов впервые появились коммерческие лаборатории анализа нефти [5, 6].

В настоящее время анализ масла является важной частью мониторинга состояния в развитых индустриальных странах. При использовании таких программ была получена значительная экономия времени и средств [7, 8]. Помимо технических отчетов, в литературе можно найти ряд статей, посвященных анализу масел [9–16]. В различных статьях используется широкий спектр аналитических процедур и методов, таких как потенциометрия [15], полярография [16], индуктивно-связанная плазма [17], инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье [18, 19], атомно-абсорбционная спектроскопия [20], были описаны дифференциальная сканирующая гравиметрия [21], рентгенофлуоресцентная спектроскопия [22], лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя [23], спектрография [24], феррография [25], масс-спектрометрия [26] и хроматография [27]. .

При анализе масла концентрация ряда элементов, а также количество некоторых физических свойств, таких как вязкость, индекс вязкости, плотность, температура вспышки, температура застывания, общее кислотное и щелочное числа и содержание воды [ 28, 29] определяется. Полученные данные затем используются для диагностики состояния масла и двигателя [2]. Анализ масла может выявить разбавление смазочного масла топливом, загрязнение масла, антифриз в масле, чрезмерный износ подшипников и неправильное применение смазочных материалов.Раннее обнаружение может снизить счета за ремонт, уменьшить катастрофические отказы, увеличить срок службы оборудования и уменьшить внеплановые простои [2].

Недавно мы участвовали в исследовании смазочных масел [30–32]. В этой статье мы сообщаем о результатах физико-химического мониторинга бензиновой смазки на минеральной основе на разных километрах эксплуатации. Выбранное масло является продуктом компании Sepahan Oil Company. Отслеживание проводилось с помощью ICP-OES и некоторых других методов.

2. Экспериментальная

2.1. Материалы

Непосредственно использовались базовое масло SN-500 и бензиновое масло Speedy SL от Sepahan Oil Company. Метанол, соляная кислота, хлорная кислота, различные буферы, пропан-2-ол, хлороформ, гидроксид калия, уксусная кислота, уксусный ангидрид, хлорбензол, перхлорат натрия, ксилол, ацетон и твердый диоксид углерода были приобретены у компании Merck и использовались без каких-либо обработка. Набор многоэлементных первичных стандартов Spex использовался для элементного анализа ICP-OES.

2.2. Методы испытаний

Применялись следующие методы испытаний: ASTM D-445 для вязкости при 40 ° C и 100 ° C, ASTM D-2270 для индекса вязкости, ASTM D-92 для температуры вспышки, ASTM D-97 для температуры застывания, ASTM D-1298 для удельного веса, ASTM D-1500 для цвета, ASTM D-664 для общего кислотного числа и ASTM D-6304 для содержания воды.

2.3. Instrumental

Все вязкости, индексы вязкости и удельный вес были определены с помощью вискозиметра Anton Paar, модель SVM 3000.Температуры воспламенения оценивали с помощью прибора для определения температуры воспламенения Herzog, модель HC 852. Температуры застывания определяли с помощью прибора для определения температуры застывания Herzog, модель HC 852. Цвета определяли прибором Dr. Long. TBN определяли с помощью роботизированного титросэмплера Metrohm, модель Dosiono 800. TANs определяли с помощью титратора Metrohm, модель Titrino MPT 789. FTIR-спектр записывали на FTIR-спектре Perkin Elmer model Spectrum 65 с использованием таблеток KBr. Элементный анализ базового масла, то есть SN-500, и сформулированного масла (Speedy SL) был выполнен с помощью ICP-OES Perkin Elmer model Optima 5300 V.Пределы обнаружения (ПД) были получены при одновременных многоэлементных условиях с аксиальной плоскостью плазмы двойного обзора с использованием цилиндрической распылительной камеры и концентрического распылителя. Все пределы обнаружения даны в микрограммах на литр и были определены с использованием металлоорганических стандартов. Выбранные длины волн и значения DL (значения в скобках) для каждого элемента показаны в таблице 4.

2.4. Отбор проб

На каждом погонном километре отбор проб [33] производился сразу после выключения автомобиля.Достаточное количество пробы масла отбирали шприцем на 100 мл.

3. Результаты и обсуждение

Концентрации двадцати четырех элементов в смазочном масле и на разных километрах были определены ICP-OES. Соответствующие значения приведены в Таблице 1. Кроме того, в Таблице 2 приведены стандартные отклонения, обусловленные каждой из данных. Результаты были отсортированы на основе тенденции к снижению свежего масла. На первый взгляд полученные данные можно разделить на три группы: (i) элементы с концентрацией более 10 ppm, (ii) элементы с концентрацией менее 10 ppm, но больше LD, и (iii) элементы, которые не содержат имеют концентрацию ниже LD.Согласно этой классификации сера, цинк, фосфор, магний, кремний, кальций и барий могут быть расположены в первой группе, бор, молибден, алюминий, серебро, хром, никель и натрий входят во вторую группу, а остальные элементов, то есть марганца, железа, меди, олова, титана, ванадия, свинца, кадмия, сурьмы и калия, принадлежат к третьей группе. С другой стороны, полученные данные показывают, что при непрерывном использовании масла и на более высоких километрах концентрация некоторых элементов непрерывно снижается, в то время как для других элементов наблюдается тенденция к увеличению.Таким образом, по элементам № 2 наблюдается тенденция к снижению. 1–8 (Таблица 1), а по другим элементам наблюдается тенденция к увеличению.

Имущество	Метод испытания	Рабочий километр
		0	500	1000	2000	3500	6000	8500	11500
141.6	140,0	138,3	135,3	137,2	137,8	142,2	143,4
Вязкость при 100 ° C	ASTM D-445 16484	81
84 164 481	15,9	16,1	16,3	16,5
Индекс вязкости	ASTM D-2270	125,0	126,2	127,3	129,5	128.0	127,5	123,0	122,2
Температура воспламенения	ASTM D-92	222	—	—	—	—	—	8	8 —	—	ASTM D-97	−26	—	—	—	—	—	—	−26
Удельный вес	ASTM D8910	0,8935	0,8942	0,8943	0,8950	0,8963	0,8994	0,9011
Цвет	ASTM D-1500	5,9	6,3	7,5
ОКЧ (мг КОН / г)	ASTM D-664	1,52	1,88	1,94	2,05	2,33	2.61	2,79	3,00
TBN (мг КОН / г)	ASTM D-664	12,37	12,13	12,03	11,80	11,22	11,22	11,22
Содержание воды	ASTM D-6304	22,1	35,2	43,0	50,1	54,9	61,4	63,0	63,0

9021 9021 9241 9241 9241 9241 60241 9241 9241 9241 9241 222 222 ) 921 DL.7 271 26,9 ) .2 40 (2,5) 921 921 921 921 .6 ( № Элемент Километр рабочего хода 0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500 1108.3 970,4 964,7 957,5 960,0 940,0 935,4 907,1 (2) Zn (6,121407 (2) Zn (6,121) 9241 1 467,5 355,6 249,9 (3) P (5,7) 811,2 793,9 773,5 738,0 5 505,1 411,9 (4) Mg (0,3) 228,9 228,3 227,6 225,4 223,2 223,2 9021,19241 222 223,2 223,2 Si (3,1) 61,4 60,9 60,1 59,1 59,1 51,5 50,7 50,1 (6) 53,5 51,9 46,9 43,7 36,4 29,4 22,3 (7) Ba ( 29,4 29,4 29,4 23,8 23,7 23,4 (8) B (6,5) 6,7 6,2 5,7 5,3 4,8 3,121 3,63 (9) Mo (6,4) 6,5 6,5 6,5 6,6 7,5 8,2 8,6 8,8 5,1 5,2 5,4 5,9 5,9 7,0 7,3 8,9 (11) Ag1 (1,6) 2,1 2,3 2,2 2,3 2,3 (12) Cr (1,1) 1,1 1,6 1,9 2,1 2,2 2,4 (13) Ni (1,2) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,6 1,7 2,0 . 2,0 921 (1421)4) 0,5 0,7 0,8 1,0 1,1 1,0 1,2 1,2 (15) Mn ( 1,4 2,6 3,2 4,5 15,5 (16) Fe ( 2,4 3,7241 5,2 64021 10.1 11,8 (17) Cu ( 0,4 0,8 1,2 1,8 1,8 2,1 Sn ( 0,4 0,8 0,8 0,9 1,0 1,3 1,4 (19) Ti ( 0.4 0,8 1,1 1,8 1,8 1,9 1,9 (20) V ( 0,5 0,7 1,8 1,8 1,9 (21) Pb ( 0,1 0,2 0,1 0,2 (22) Cd ( 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,3 0,5 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 (24) K ( 921 921 7.4

9021 .3) ± 0,1 9241 9 0,3 9 19227 № Элемент Километр рабочего хода 0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500 ± 0,3 ± 0,5 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,7 ± 0,3 (2) Zn (± 0,940) ± 0,1 ± 0,5 ± 0,8 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,2 ± 0,1 (3) P (± 0,8) ± 0,3 ± 40 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0.3 ± 0,3 ± 0,3 (4) Мг (± 0,6) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,9 ± 0,4 ± 0,6 ± 0,4 ± 0,6 ± 0,5 (5) Si (± 0,6) ± 0,4 ± 0,1 ± 0,7 ± 0,5 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,6 ± 0,2 ± 0,6 ± 0,2 0,1 (6) Ca (-) ± 0.3 ± 0,7 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,5 ± 0,9 ± 0,1 ± 0,3 (7) Ba (-) ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 (8) B (± 0,1) ± 0,6 ± 0,1 ± 0,7 ± 0,8 ± 0,1 ± 0,5 ± 0.9 (9) Mo (± 0,3) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,3 (10) Al (± 0,3) ± 0,3 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,7 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,5 (11) Ag (± 0,1) ± 0,5 ± 0,2 ± 0.1 ± 0,5 ± 0,6 ± 0,5 ± 0,4 ± 0,5 (12) Cr (± 0,1) ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,3 0,5 ± 0,6 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,1 (13) Ni (± 0,1) ± 0,3 ± 0,2 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,4 0,4 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,9 (14) Na (± 0.2) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,3 (15) Mn2140 — ± 0,2 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,5 (16) Fe (-) — ± 0,2 ± 0,5 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,6 ± 0.1 ± 0,2 (17) Cu (-) — ± 0,1 ± 0,2 ± 0,6 ± 0,5 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,2 (18) Sn (-) — ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,3 Ti (-) — ± 0,5 ± 0.7 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 (20) В (-) — ± 0,3 ± 0,1 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 (21) Pb (-) — — — — ± 0,121 ± 0,121 ± 0,1 ± 0,2 (22) Cd (-) — ± 0.1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,3 (23) Sb (-) — ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,1 ± 0,2 (24) K (-) — — — — — — ± 0,3

Одним из источников элементов в свежем масле являются присадки, то есть соединения, которые используются в составе масла и играют роль улучшение физико-химических свойств масел [34].В зависимости от области применения используются различные комбинации добавок для достижения требуемого уровня производительности; наиболее важными из них являются детергенты, диспергаторы, противоизносные, антиоксиданты, модификаторы вязкости, ингибиторы пенообразования и депрессанты температуры застывания [35, 36]. Так, диалкилдитиофосфаты цинка (ZDDP) являются обычными противоизносными и антиоксидантами, которые содержат в своей структуре Zn, P и S [37], кальциевые и бариевые соли длинноцепочечных алкиларилсульфоновых кислот являются обычными Са-содержащими детергентами [34], а жидкие силиконы являются наиболее эффективными пеногасителями, в состав которых входит Si [34].

Другим источником элементов в свежем смазочном масле являются те элементы, которые включены в процесс производства базового масла. Ожидается, что из-за органического характера базового масла количество металлических элементов в нем меньше, чем неметаллических.

Таким образом, элементы нет. 1–14 в свежем масле происходят из двух источников: базового масла и присадок. В случае металлических элементов предполагается, что базовое масло имеет незначительный вклад, а основная часть обусловлена ​​присадками.В других случаях, таких как сера и фосфор, вклад обоих источников может быть значительным.

Чтобы лучше понять источники элементов в свежем масле, его также исследовали на наличие различных элементов. Полученные результаты приведены во втором столбце таблицы 1 (значения в скобках). Как видно, кроме S, концентрация других элементов менее 10 ppm. Учитывая, что используемое базовое масло относится к группе (I), такой высокий уровень S не является ненормальным.С другой стороны, из-за органического характера базового масла низкая концентрация металлических элементов не является неожиданной.

Поскольку данные, представленные в свежем масле, действительно имеют наибольшую концентрацию. Это может быть связано с (i) высоким уровнем S в базовом масле и (ii) применением ZDDP, который является серосодержащей присадкой и обычно используется в составах картерных масел.

Цинк и фосфор являются вторыми и третьими элементами по концентрации (Таблица 1). Сравнение уровня этих элементов в свежем масле с уровнем базового масла указывает на значительное увеличение последнего по сравнению с первым.Такое наблюдение также можно отнести к использованию ZDDP (в качестве добавки, содержащей Zn и P) в составе масла.

Повышенные уровни Mg, Si, Ca и Ba могут быть связаны с применением таких добавок, как основные фенаты или сульфонат магния, кремниевый пеногаситель, сульфонат кальция и сульфонат бария [34].

Сравнение концентраций элементов №. 7–14 в базовом масле по сравнению со свежим маслом (Таблица 1) не показывает каких-либо значительных изменений. Следовательно, эти элементы происходят только из базового масла.

Ни одного элемента нет. 16–24 (таблица 1) присутствуют в базовом масле. Также их нельзя найти в свежем масле. Это означает, что в рецептуре смазочного материала не использовались присадки, содержащие новые элементы.

Концентрации элементов нет. 1–7, которые включены в состав присадок, в зависимости от погонного километра приведены в таблице 1. Как видно, во всех случаях при использовании масла концентрации непрерывно снижаются. Это означает, что при нанесении масла происходит истощение присадок.Фактически, при высокой температуре двигателя присадки разлагаются, и некоторые из образовавшихся продуктов разложения поглощаются фильтром [38]. что приводит к снижению концентрации соответствующих элементов в масле. Интересно отметить, что степень восстановления более значительна для цинка и фосфора, что указывает на то, что истощение соответствующих добавок больше, чем других.

Металлы износа будут появляться в масле из-за износа различных частей двигателя, Fe является наиболее распространенным металлом износа.Присутствует в той или иной форме практически во всем оборудовании. Его широкое присутствие означает, что существует множество источников частиц износа. Его можно найти в гильзах цилиндров, поршневых кольцах, клапанном механизме, коленчатом валу, коромыслах, пружинных шестернях, стопорных шайбах, гайках, штифтах, шатунах, блоках цилиндров и масляном насосе. Cu широко используется в качестве легирующего элемента, медь ценится из-за свойств материала, очень пластичной и отличной теплопроводности и электропроводности. Он широко используется в подшипниковых системах, а также в теплообменниках.В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Олово используется в качестве легирующего элемента с медью и свинцом для протекторных вкладышей подшипников. В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Алюминий ценится в оборудовании из-за его высокого отношения прочности к весу и отличной коррозионной стойкости.Легирование другими элементами улучшает его износостойкость и термостойкость. В настоящее время он широко применяется в производстве оборудования. В двигателе его можно найти в блоках цилиндров, поршнях, нагнетателях, втулках масляных насосов, подшипниках (некоторых), кулачковых втулках (некоторых) и маслоохладителях (некоторых). Хром используется в качестве конструкционного материала из-за его высокой твердости и коррозионной стойкости. Он присутствует во многих системах, работающих в суровых условиях. В двигателе он может быть найден в кольцах, гильзах, выпускных клапанах и хромат цинка из ингибитора системы охлаждения.Свинец используется в мягком металле, который используется для износостойких поверхностей, таких как опорные подшипники. Широко используются баббиты на основе свинца. Серебро обладает исключительной теплопроводностью и является отличным материалом для опорных пластин, обеспечивающим минимальное трение. Он подвержен коррозии со стороны добавок на основе цинка. В двигателе его можно найти в клапанах, направляющих клапана, гильзах цилиндров и подшипниках. Остальные элементы также можно найти в разных частях двигателя [2].

Данные в Таблице 1 показывают, что с увеличением погонного километра концентрация изнашиваемых элементов постоянно увеличивается.Бор — исключение. Это означает, что во время работы произошел некоторый износ в различных частях двигателя. Среди элементов наибольший износ принадлежит железу и марганцу. Как видно, концентрация железа была изменена на 12 единиц, а концентрация марганца — на 15,5 единиц. При этом изменение концентрации других элементов существенно не изменилось. Таким образом, соответствующее оборудование подверглось большему износу.

Тенденция к снижению концентрации бора может быть связана с образованием соединений бора в масляной матрице, которые поглощаются масляными фильтрами.

Концентрации элементов, которые не связаны ни с базовым маслом, ни с присадками, приведены в таблице 1. Как видно, концентрации элементов износа, таких как марганец, железо, медь, олово, титан. , ванадий, свинец, кадмий и сурьма были увеличены. Между тем, концентрация калия, который является загрязняющим элементом [3], резко возрастает на 11500 км. Это может быть связано с утечкой охлаждающей жидкости в масло. Альтернативно, источником этого увеличения может быть водопоглощение.

Консистенция, текучесть или вязкость в случае масел являются ключевыми параметрами для обеспечения эффективности смазки и применения смазочных материалов [39]. Вязкость отработанного моторного масла может снизиться из-за разбавления топлива или из-за высокого содержания воды и / или сдвига присадки, улучшающей индекс вязкости [3]. Вязкость может увеличиваться из-за сильного загрязнения масла сажей, полимеризации, потерь при испарении и эмульсий из-за загрязнения водой и / или окисления масла [3]. Очевидно, что окончательный статус вязкости масла зависит от сочетания понижающих и повышающих факторов.Если факторы падения превзойти повышающие, произойдет падение вязкости. Увеличение собственности будет наблюдаться в обратных условиях.

Как видно из таблицы 3, до пробега 2000 км вязкость при 40 ° C и 100 ° C систематически снижается. После 2000 км наблюдается обратная тенденция. Это указывает на то, что до 2000 км факторы снижения вязкости, такие как разбавление топлива, загрязнение водой и сдвиг присадки, улучшающей вязкость, побеждают факторы увеличения.Между тем, на погонных километрах более 2000 возрастающие факторы, такие как сильное загрязнение масла сажей, полимеризация, потери от испарения и эмульсии из-за загрязнения водой и / или окисления масла, преодолеваются уменьшающими агентами. Поскольку нет сигнала о разбавлении топлива, снижение вязкости в основном может быть связано с загрязнением водой и сдвигом присадки, улучшающей вязкость. С другой стороны, отсутствие полосы 2000 см ⁻¹ в ИК-спектре отработанного масла (рис. 1), которая является важным признаком сажеобразования [18, 19], а также отсутствие удовлетворительных причин потерь при испарении и образование эмульсии, убедитесь, что полимеризация и окисление являются основными причинами увеличения вязкости.

-445 9241 9241 9241 9241 40- 40- 40- Имущество Метод испытания Рабочий километр 0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500 141.6 140,0 138,3 135,3 137,2 137,8 142,2 143,4 Вязкость при 100 ° C ASTM D-445 ASTM D-445 162 9241 15,9 16,1 16,3 16,5 Индекс вязкости ASTM D-2270 125,0 126,2 127,3 129,5 128.0 127,5 123,0 122,2 Температура вспышки ASTM D-92 222 — — — — 40- 40- Температура застывания-21 9409840 ASTM D8910 921,840 921,840 92,016 ASTM D-97 −26 — — — — — — −26 Удельный вес 0,8935 0,8942 0,8943 0,8950 0,8963 0,8994 0,9011 Цвет ASTM D-1500 2140 9241 5,9 6,3 7,5 ОКЧ (мг КОН / г) ASTM D-664 1,52 1,88 1,94 2,05 2,33 2.61 2,79 3,00 TBN (мг КОН / г) ASTM D-664 12,37 12,13 12,03 11,80 11,22 11,80 11,22 11,22 Содержание воды ASTM D-6304 22,1 35,2 43,0 50,1 54,9 61,4 63,0 63,0 Элемент Длина волны Элемент Длина волны Элемент Длина волны Элемент Длина волны 28 28 0) 181,6 Ba (0,03) 233,5 Ni (0,5) 231,6 Ti (0,4) 334,9 Zn (0,2) 9241 9242 9024 249,7 Na (0,5) 589,6 V (0,5) 290,9 P (4,0) 213,6 Mo (0,5) 202,1 Mn1 Pb (1.0) 230.3 Мг (0,04) 285,2 Al (1,0) 396,1 Fe (0,1) 238,2 Cd (0,1) 3281,8 Cr (0,2) 267,7 Cu (0,4) 327,4 Sb (2,0) 206,8 Ca (0,05) 317,9 328,1 Ag1 9241,0 Ag1 Sn (2.0) 189,9 K (1,0) 766,5

Наблюдаемые полосы в ИК-спектре отработанного масла (рис. см ^-1 ), карбонил (1714 см ^-1 ), CH ₂ ножницами (1460 см ^-1 ), симметричный изгиб CH ₃ (1376 см ^-1 ) и ароматические соединения (970 см ⁻¹ ). Наблюдение недавних полос может быть связано с существованием ароматических, нафтеновых и алифатических соединений, которые являются составными частями используемого минерального базового масла (SN-500).Кроме того, наблюдение карбонильной полосы указывает на то, что произошло некоторое окисление. Низкая интенсивность наблюдаемого пика означает, что степень окисления низкая.

Температура вспышки — это самая низкая температура, при которой источник воспламенения вызывает воспламенение паров образца (смазки) при определенных условиях [40]. Как и вязкость, проверка температуры вспышки всегда была стандартной частью спецификации смазочного материала. Из-за низких температур вспышки большинства видов топлива резкое падение температуры вспышки картерного масла обычно можно рассматривать как показатель разбавления.Иногда очень высокие локальные температуры могут привести к термическому растрескиванию масла. Поскольку изменения температуры вспышки не наблюдаются, как термический крекинг, так и разбавление топлива исключаются. Фиксация температуры застывания, которая является нормальным результатом термического растрескивания, является еще одним подтверждением отсутствия термического растрескивания.

Разбавление топлива вызывает уменьшение удельного веса. Напротив, загрязнение или окисление кремнием вызывает его увеличение [2]. Если одновременно существуют как повышающий, так и понижающий факторы, конечная ситуация будет определяться фактором предпочтения.Наблюдение тенденции к увеличению (Таблица 1), помимо отсутствия разбавления или загрязнения топлива, указывает на то, что окисление является основной причиной увеличения удельного веса.

Общее кислотное число является мерой кислотных компонентов в нефтепродуктах. Кислотность неиспользованных масел и жидкостей обычно зависит от типа и концентрации конкретного присадки, тогда как кислотность отработанного масла представляет интерес для измерения степени окисления жидкости. Общее щелочное число (TBN) характеризует щелочной запас нефтепродуктов [34].В частности, используется для моторных масел, где кислотные продукты сгорания расходуют щелочной резерв. И TAN, и TBN могут быть получены титрованием кислотной основы.

Графики TAN и TBN в зависимости от километража работы показаны на Рисунке 2, поскольку видно, что при увеличении погонного километра TAN постоянно увеличивается. Тенденцию к увеличению TAN можно объяснить окислением некоторых компонентов смазки и последующим образованием карбоновых кислот. Фактически, при увеличении времени работы масла антиоксидантные присадки постепенно истощаются.Истощение антиоксидантов помимо высокой температуры двигателя и присутствия кислорода создает подходящие условия для окисления. Появление карбонильной полосы в ИК-спектре отработанного масла (рис. 1) является еще одним свидетельством окисления.

В отличие от TAN, для TBN наблюдается уменьшение дрейфа (рис. 2). Эту тенденцию к снижению можно отнести к истощению добавок, которые в большинстве своем имеют базовый характер. Это согласуется с результатами элементного анализа (таблица 1), который достоверно подтверждает истощение добавок.

Учитывая это, TBN является мерой щелочной резервирования смазки [29]. Ожидается, что после полного израсходования щелочных материалов нейтрализация будет полностью остановлена ​​и будет наблюдаться резкое повышение ОКЧ. Очевидно, что после этого разрушительное действие кислых продуктов будет очень сильным, и дальнейшее использование масла неразумно. После экстраполяции кривых TBN и TAN можно предсказать, что примерно на 23000 км эти два недавних значения будут равны.Таким образом, можно сделать вывод, что 23000 км — это критическое значение и время замены масла.

Вода является наиболее распространенным загрязнителем смазочных масел. Он также является одним из наиболее вредных для подшипников и других смазываемых компонентов. Это вызывает коррозию металлических поверхностей, ухудшение качества смазки и плохое смазывание. Вода может присутствовать в смазочных маслах в трех формах: растворенная, эмульгированная и свободная. Концентрация растворенной воды составляет менее 100 частей на миллион и не является вредной и не влияет на внешний вид или характеристики смазки.Эмульгированная вода содержится в количестве более 150 частей на миллион, что придает маслу молочный оттенок. Это самое вредное. Капли воды — это третий вид воды в смазочных маслах. Эта форма воды в масле также очень вредна для смазываемых деталей, но ее также легче всего отделить [3]. Как видно из таблицы 3, несмотря на тенденцию к увеличению содержания воды, ее концентрация не достигла критического значения. Следовательно, в существующей нефти вода не может рассматриваться как важный вредный фактор, и ее вклад в ущерб незначителен.

4. Заключение

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что на разных километрах эксплуатации произошли следующие изменения: (1) истощение присадок; (2) незначительный износ; (3) некоторое окисление; (4) увеличение и снижение реологических свойств; (5) увеличение TAN и уменьшение TBN из-за окисления; (6) небольшое загрязнение водой; (7) небольшая утечка охлаждающей жидкости.