Зависящие от условий их работы

Масла в двигателях внутреннего сгорания выполняют ряд важ­ных функций, причем работают они в очень тяжелых условиях: при воздействии изменяющихся во времени давлений (достига­ющих в некоторых узлах 100 МПа) и высоких температур (темпе­ратура продуктов сгорания топлива превышает 2000 °С).

В зависимости от условий работы масла в двигателе различают три зоны:

высокотемпературную — камера сгорания, обращенная к ней поверхность днища поршня и верхняя часть цилиндра. Некоторые детали в этой зоне нагреваются до 400 (например, днище порш­ня) и даже до 800 °С (например, выпускной клапан), а температу­ра горящих газов может достигать 2500 °С;

среднетемпературную — поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхняя часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне развивается в области поршневых колец (до 300 и даже 350 °С);

низкотемпературную — коленчатый вал, картер (температура в области коренных и шатунных подшипников достигает 180 °С).

Физическая стабильность масел

При повышенных температурах

В средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя масло способно интенсивно испаряться, т.е. оно недостаточно физически стабильно при повышенных температурах. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается. Этот процесс характеризуется температурой вспышки масла — минимальной температурой нефтепродукта, при которой его пары от нагревания в стандартном приборе образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую от пламени опре­деленного размера.

Чем выше температура вспышки, тем меньше испаряемость масла и, следовательно, лучше его физическая стабильность.

Нагарообразование в высокотемпературной зоне двигателя

При работе двигателя масло частично попадает в камеру сгора­ния и там в основном сгорает. Несгоревшее масло в результате глубоких химических превращений преобразуется в нагар, кото­рый плохо влияет на работу двигателя. Образующийся слой нагара ухудшает теплоотвод от деталей, облегчает возникновение детона­ции и калильного зажигания, а оторвавшиеся от стенок камеры твердые частички загрязняют работающее масло.

Количество образующегося нагара зависит от качества масла и его расхода, а также от качества топлива. Предельная толщина слоя нагара определяется тепловым режимом работы двигателя: чем хо­лоднее стенки камеры сгорания, тем толще образуется слой нагара.

Летом нагара образуется меньше, чем зимой.

Лакообразование в среднетемпературной зоне двигателя

В среднетемпературной зоне двигателя углеводороды и другие компоненты масел становятся недостаточно химически стабиль­ными. Они окисляются и образуют плохо испаряющиеся, высоко­вязкие, практически не растворимые в масле асфальтены и кис­лые смолы, осаждающиеся на деталях в виде тонкого блестящего слоя, называемого лаковым отложением.

Наибольшую опасность лаковые отложения представляют для поршневых колец, так как вместе с внедрившимися в них тверды­ми частичками нагара вызывают пригорание поршневых колец, т. е. полную потерю ими подвижности.

На рис. 6.2 показан прибор для определения термоокислитель­ной стабильности масла.

Рис. 6.2. Прибор для определения термоокисли­тельной стабильности масла (а) и его диск (б):

1 — кольцо; 2 — диск

Рис. 6.3. Схема углеродистой дисперсии в масле, наблюдаемая с помощью элект­ронного микроскопа:

а — без моющей присадки; б — с моющей присадкой

Одной из мер борьбы с лакообразованием является введение в масла антиокислительных (ДФ-11, МНИ, ИП-22к, ВНИИ НП-354, ИХП-21 и др.) и моющих (обычно в составе композитных) при­садок, которые тормозят отложение образующихся смолисто-ас­фальтовых веществ.

При использовании масла с хорошими моющими свойствами детали двигателя выглядят как бы вымытыми. Кроме того, моющие присадки удерживают продукты окисления масла во взвешенном состоянии, препятствуя прилипанию их к поверхностям нагретых деталей и сращиванию частичек между собой, что нарушило бы поступление масла к трущимся деталям (рис. 6.3).

Рис. 6.4. Колориметр для определения цве­та масла:

1 — цилиндр с эталонной жидкостью; 2 — оку­ляр оптической системы; 3 — цилиндр с испы­туемым маслом; 4 — экран

Моющие свойства масел оценивают по цветной эталонной шкале в баллах от 0 до 6 с помощью прибора ПЗВ, работающего на прин­ципе создания в небольшом одноцилиндровом двигателе условий интенсивного лакообразования.

Работающее масло со временем изменяет цвет от светлого до темно-коричневого. Колориметр для определения цвета масла по­казан на рис. 6.4.

Образование лаковых отложений на поршне двигателя, работа­ющего на масле с моющими присадками, уменьшается в 3...6 раз (с 3,0...4,5 до 0,5... 1,5 баллов). Применяют моющие присадки двух типов — зольные и беззольные, которые вводят в базовые масла в количестве 2... 10%.