§ 36. Изменения, происходящие с маслами в двигателях

При работе любого механизма или пары трения свойства смазочных масел изменяются: они загрязняют­ся механическими примесями, водой, в них накаплива­ются растворимые и взвешенные продукты окисления. Говорят, что в процессе работы масло «стареет». Масло, взятое из картера двигателя, даже через небольшой промежуток времени работы существенно отличается от свежего по внешнему виду и свойствам, t

Наиболее заметные изменения качества вызваны процессами окисления и термического распада углевоводородов масла, которые являются основной причиной образования лаков и нагаров в зоне цилиндропоршневой группы. Кроме того, часто накапливаются низкотемпе­ратурные отложения (шлам) в картере и маслопро­водах. Современные двигатели, устанавливаемые на мощные тракторы и высокоскоростные автомобили, имеют повышенную теплонапряженность, а, следователь­но, при их работе свойства масел ухудшаются значи­тельно быстрее.

Некоторые продукты окисления (смолы, органичес­кие кислоты) находятся в масле в растворенном состо­янии. Они приводят к увеличению вязкости и кислотно­го числа. Другие (типа асфальтовых соединений) способны образовывать лаки, липкие осадки, приносящие особенно большой вред, так как вызывают залегание и пригорание поршневых колец. Значительная часть продуктов окисления находится в виде очень мелкой устойчивой механической взвеси, участвующей в образовании нагаров. Фильтрацией полностью очистить от них масло не удается, поэтому количество углеро­дистых частиц в процессе работы двигателя увеличи­вается.

Для моторных масел характерно также загрязнение пылью, попадающей с засасываемым для горения воз­духом и при использовании загрязненного топлива. Мак­симальное количество абразивных примесей в масле на­капливается при работе тракторов на пахоте, посеве, ез­де автомобилей по грунтовым дорогам, полям. Коли­чество механических примесей возрастает и в результа­те накопления металлов, снимаемых с поверхностей в процессе трения. Все эти абразивные механические при­меси, твердость которых больше, чем металла, резко увеличивают износ деталей. Основная их часть задер­живается маслоочистительными устройствами двигате­ля, но наиболее мелкие могут длительное время цирку­лировать по смазочной системе, вызывая повышенный износ. Чтобы не допускать чрезмерного загрязнения масла, необходимо тщательно следить за состоянием маслофильтрующих устройств двигателя, своевременно заменять фильтр тонкой очистки и промывать центрифугу

В работающих маслах всегда накапливается вода. Больше всего ее попадает из камеры сгорания с про­рывающимися газами, так как при сгорании 1 кг топли­ва образуется около 1,2 — 1,4 кг воды. Кроме того, вода иногда проникает в картер двигателя через неплотнос­ти в системе водяного охлаждения, конденсируется из воздуха при резком снижении температуры (например, при охлаждении двигателя после работы). Накопление воды повышает коррозионность и ухудшает смазываю­щие свойства масла. Поэтому, чтобы не допускать на­копление воды, нужно следить за исправностью систе­мы вентиляции картера. Пуск и прогрев двигателя долж­ны быть, возможно, короче, а тепловой режим двигателя следует поддерживать оптимальным.

В работавших маслах могут быть обнаружены также серная и сернистая кислоты, образующиеся при сгорании серы топлива, которые резко увеличивают корро­зионный износ. Перечисленные изменения свойственны маслам, работающим в любых двигателях. Но для каж­дого из них характерны и свои особенности. Так, в кар­бюраторных, наряду с загрязнением и окислением свойства масел заметно ухудшаются из-за накопления в них тяжелых остатков бензина. В карбюраторных дви­гателях тяжелые фракции полностью не сгорают, а кон­денсируются, стекая в картер, смывая по пути смазоч­ное масло. В зависимости от качества топлива и техни­ческого состояния двигателя в масле может накопиться до 5—10% несгоревшего топлива. Это снижает вязкость масла, ухудшает его смазывающую способность и мо­жет привести к нарушению жидкостного трения. Если двигатель работает на этилированном бензине, то в масле может быть обнаружен свинец, входящий в сос­тав антидетонаторов.

При правильной регулировке топливной аппаратуры и хорошем техническом состоянии деталей цилиндропоршневой группы дизелей масло топливом, как прави­ло, не разжижается. Однако здесь степени сжатия, а значит температура и нагрузки значительно выше, чем в карбюраторных двигателях, что способствует ускорен­ному образованию продуктов окисления, находящихся в масле как в растворенном, так и взвешенном состоя­нии. Не менее значительные изменения вызваны силь­ным загрязнением масла продуктами неполного сгора­ния топлива (сажистыми частицами), а также окислами серы. Именно здесь быстро и значительно увеличивается коррозийность масел из-за накопления минеральных кислот.

Дизели работают на более бедных, чем бензиновые Двигатели, горючих смесях: для сжигания 1 кг топлива в них подается в 1,5 раза больше воздуха. В результате. Ускоряется загрязнение масла пылью из окружающей атмосферы, что приводит к большему накоплению осад­ков, загрязняющих систему смазки двигателей и увели­чивающих износ, а также вызывающих нагарообразован^ие в цилиндропоршневой группе.

На изменение свойств масел существенное влияние называет техническое состояние двигателя. Скорость окисления и загрязнения значительно выше при работе

масел в изношенных двигателях, когда увеличен прорыв газов в картер и повышена температура деталей, а также при работе трактора (автомобиля) с перегрузкой или с неустановившимся нагрузками.

В результате старения и загрязнения меняется и внешний вид масла — оно темнеет. Если рассмотреть каплю работающего масла при сильном увеличении, то будет заметно, что в ней находится множество взвешенных частиц различного размеpа. При использовании в двигателе масла с большим количеством продуктов загрязнения быстро образуются нагары и лаки. Постеленное накопление высотемпературных отложений в поршневых канавках приводит в итоге к залеганию, а потом и к пригоранию колец. При этом увеличивается прорыв газов в картер возрастает расход масла и износ цилиндропоршневой группы, снижаются мощность и экономичность. Нагары и лаки плохо проводят тепло, поэтому при их накоплении двигатель перегревается, а это в свою очередь вызывает ускорение процессов окисления. Понятно, что чем лучше эксплуатационные свойства масел, выше эффективность введенных в них присадок, тем медленнее оно стареет.

При работе двигателя введенные в масло присадки срабатываются. Скорость процесса зависит от типа и теплонапряженности двигателя, его технического состояния, условий эксплуатации, качества используемого топлива и многих других факторов. Прежде всего, присадки расходуются на выполнение своих основных функций, я образующиеся вещества задерживаются масло фильтрующими устройствами.

Т а б л и ц а 13 Изменение некоторых показателей качества масла М-10Г₂ в процессе работы двигателей

Показатели	Свежее масло	Д-37Е (в топливе 0,5 % S)
		120 ч	240 ч	480 ч
Кинематическая вязкость при 1000С, сСт	10,81	12,75	13,39	14,52
Кислотное число, мг/г	0,25	0,48	0,87	1,25
Содержание механических примесей, %	0,015	0,48	0,59	0,65
Щёлочное число, мг/г	6,47	5,91	5,18	4,95
Зольность %	1,39	1,41	1,50	1,51
Моющие свойства ПЗВ, баллы	0,5	—	—	2,5
Коррозионность, г/м2	12,0	—	—	29

Показатели	Д-144 (в топливе 0,5% S)			Д-144 (в топливе 0,9% S)
	120ч	240ч	480ч	120ч	240ч	480ч
Кинематическая вязкость при 1000С, сСт	13,42	15,36	16,93	15,15	17,44	18,44
Кислотное число, мг/г	0,94	1,55	1,91	2,01	2,88	3,72
Содержание механических примесей, %	1,18	1,77	2,21	1,52	2,09	2,99
Щелочное число, мг/г	4,93	4,00	3,73	2,78	2,03	1,48
Зольность, %	1,40	1,47	1,49	1,39	1,41	1,34
Моющие свойства ПЗВ, баллы	-	-	3,5	-	-	5,0
Коррозионность, г/м2	-	-	38	-	-	52

Кроме того, в процессе работы двигателя масло угорает, вместе с ним теряется, и часть присадок Своевременные доливы масла взамен угоревшего позволяют в некоторой степени поддержи­вать концентрацию присадок на требуемом уровне

Срабатывание присадок приводит к изменению многих показателей качества масла снижается щелочное число, ухудшаются моющие свойства, повышается коррозионность и т д. 9

В табл. 13 показано изменение некоторых показате­лей качества масла М-10Г₂ в процессе его работы в ди­зелях воздушного охлаждения Д-37Е и Д-144 Конструк­ция этих двигателей практически одинакова, но за счет увеличения частоты вращения коленчатого вата мощ­ность Д-144 повышена до 44 кВт (60 л.с. ) по сравнению с 30 кВт (40л.с.) для Д-37Е Естественно, дизель Д-144 более теплонапряжён. Из приведенных данных видно, что процессы окисления (вязкость, кислотное число) и накопления механических примесей в дизеле Д-144 происходят заметно быстрее. Впервые 120 ч работы свойст­ва масла меняются быстрее. Это связано с окислением малостабильной части масла. В дальнейшем количество продуктов окисления увеличивается медленнее

Судя по щелочному числу, концентрация присадок при работе масла в дизеле Д-144 уменьшается быстрее. Зольность работавших масел меняется мало.