X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В современном дизельном двигателе моторное масло должно выполнять четыре основные задачи, не ухудшая характеристик двигателя и его долговечность. Далее приводятся эти функции масла.

Смазка. Моторное масло обеспечивает защитную пленку между движущимися частями двигателя. Благодаря этой пленке уменьшается трение, износ и выделение тепла в двигателе. Для поддержания надлежащей толщины этой пленки масла двигатель должен работать при необходимой температуре, насос моторного масла должен обеспечить необходимое давление, а масло должно иметь необходимую вязкость.

Охлаждение. При сгорании топлива в двигателе выделяется огромное количество тепла, особенно на поршнях. Моторное масло является основным хладагентом для поршней. Наибольшая часть тепла снимается маслом, находящимся между стенкой цилиндра и поршнем, а также маслом, отбрасываемым движущимися частями. Кроме того, многие двигатели оснащены форсунками охлаждения поршней маслом, которые выбрасывают масло на нижнюю часть поршней, оказывая сильное охлаждающее воздействие на поршни. Это основная причина того, что к моторному маслу предъявляются повышенные требования по термостойкости при сохранении своих свойств.

Очистка. Во время работы двигателя некоторое количество газов из цилиндров прорывается в картер двигателя. Кроме того, в двигателе появляется некоторое количество шлама. Моторное масло должно переносить весь этот шлам от движущихся составных частей двигателя к масляному фильтру, который очищает систему от загрязнений. Это особенно важно в двигателях, оборудованных топливной системой с насос - форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением впрыска. Топливная система с насос - форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением впрыска использует моторное масло для приведения в действие форсунок. Моторное масло препятствует накоплению шлама в двигателе.

Уплотнение. Моторное масло создает пленку между поршневыми кольцами и стенками цилиндра. Эта пленка не только смазывает, но также способствует герметизации камеры сгорания относительно картера двигателя. Это помогает предотвращать прорыв газов в картер двигателя.

Интервалы замена масла. Увеличенные интервалы замены масла. Чтобы оставаться конкурентоспособными, фирмы-изготовители грузового автотранспорта вынуждены отстаивать любую позицию, обещающую потенциальное уменьшение затрат на владение и эксплуатацию, или затрат за весь срок эксплуатации. Несмотря на то, что стоимость смазочного масла для двигателя составляет небольшую долю полных эксплуатационных затрат на двигатель, многие потребители, особенно владельцы больших парков машин, исследует возможность увеличения интервалов замены масла и текущего технического обслуживания, чтобы уменьшить трудовые затраты и связанное с обслуживанием время простоя.

Опубликованные данные по интервалам замены масла определяются в ходе обширных испытаний по определению эксплуатационных характеристик моторного масла в режиме рабочих нагрузок. При некоторых значениях расхода масла и топлива интервалы замены масла могут быть увеличены с минимальным риском для сокращения ресурса двигателя или больших затрат на замену его составных частей.

Компоненты моторного масла. Моторное масло для дизельного двигателя имеет два основных компонента "основное, или базовое масло, и набор присадок. Моторное масло ухудшается под действием побочных продуктов сгорания. Набор присадок защищает составные части двигателя от этих побочных продуктов и истощается в процессе работы. Скорость истощения присадки зависит от количества побочных продуктов сгорания, которое зависит, в свою очередь, от количества и качества использованного топлива. Присадки пополняются при добавлении масла для поддержания необходимого уровня масла в отстойнике. Поэтому реальный ресурс моторного масла в двигателе определяется соотношением израсходованного топлива к использованному моторному маслу, т.е. к объему заливаемого при замене масла плюс объем доливаемого масла.

Все масла классификационной категории CD служат не одинаково. Применение моторного масла более низкого качества потребовало бы соответствующего сокращения интервалов замены масла. Оптимизация интервалов замены масла для двигателей серии 3400. Есть много обстоятельств, когда существуют надлежащие условия, позволяющие регулировать нормальные периоды замены масла.

Основное требование заключается в том, что моторное масло должно поддерживаться в таких условиях, при которых двигатель обеспечивается постоянной защитой. Способность масла сохранять свои защитные свойства зависит от состава масла, а также определяется: характеристиками сжигаемого топлива, состоянием двигателя, коэффициентом нагрузки, циклом нагрузки, скоростью расхода масла и т.д. По мере использования масло претерпевает химические изменения. Ухудшение свойств масла происходит от теплового воздействия, образования кислот и загрязнения сажей, посторонними частицами, топливом, водой и грязью. Все они в сочетании ухудшают масло и снижают его эффективность по защите двигателя.

Параметры ухудшения масла. Прежде чем рассматривать возможность регулирования периода замены масла важно проанализировать состояние масла. Существует несколько параметров, по которым можно судить о степени ухудшения масла. Это:

1. Общее щелочное число (ОЩЧ) или концентрация серы.

2. Концентрация сажи.

3. Степень окисления.

4. Вязкость.

5. Степень загрязнения (водой/антифризом, топливом, частицами износа и грязью).

6. Состояние масляного фильтра (забит/засорен и т.д.).

Индикаторы анализа масла. Для выяснения состояния масла проводится его анализ. Нормативные данные по использованному маслу можно найти в публикациях. Основные индикаторы, или параметры, определяющие состояние масла:

1. Общее щелочное число (ОЩЧ) (по ASTM D-2896) определяют в результате анализа регулярно в рекомендуемые сроки замены масла. Значение ОЩЧ не должно быть меньше расчетного значения, превышающего в 10 раз содержание серы в топливе в %. (Для двигателей с предварительной камерой сгорания). Правильно подобранное свежее масло имеет ОЩЧ, превышающее содержание серы в топливе (в %) в 20 раз. (Для двигателей с предварительной камерой сгорания).

2. Содержание нерастворимых пентанов (по ASTM D-893) не должно превышать 3 %.

3. Вязкость используемого масла, измеренная в сантистоксах (сСт) при 100 °С не должна превышать значения вязкости свежего масла на 6 сСт.

4. Результаты анализа используемого масла методом инфракрасной спектроскопии должны оставаться в допустимых пределах.

5. Все физические испытания должны показать отсутствие воды, антифриза и загрязнение топливом.

6. В масляных фильтрах не должно быть или почти не должно быть признаков углеродистых отложений или засорения.

Если все перечисленные выше критерии удовлетворяются, тогда можно продолжать использовать масло. В случае превышения значения любого из перечисленных параметров следует выяснить причину и устранить ее.

Расчетные интервалы замены масла. Из-за производственных допусков, отличия условий применения двигателя и технического обслуживания, двигатели имеют разный расход топлива и масла. Перед использованием приведенных ниже графиков необходимо собрать некоторую сводку данных, отражающих временную зависимость потребления топлива и масла каждым двигателем или группой двигателей в аналогичных условиях применения. Приведенные графики устанавливают верхнюю границу максимального интервала замены масла для данных расхода топлива и масла. Определить средний расход топлива и масла для данной группы двигателей. Для того, чтобы воспользоваться графиком, необходимо выбрать значение расхода топлива для группы двигателей в промежутке между средним и максимальным значением (или минимальным расстоянием в милях на галлон (3,78 л)), а для моторного масла выбирать расход масла между средним и минимальным значениями (или максимальным пройденным расстоянием на кварту (1,101 л) масла) [1].

Рисунок 1. Допустимый интервал замены моторного масла для двигателей 3406В (галлоны израсходованного топлива)

Диагональная линия поперек диаграммы устанавливает максимальный расход топлива в галлонах для разного количества израсходованного масла (заправленного плюс добавленного).

Если точка, представляющая полный расход масла в двигателе в зависимости от объема израсходованного топлива (в галлонах), окажется выше диагональной линии, необходимо соответственно уменьшить интервал замены масла. Если точка окажется ниже, то интервал замены масла, по-видимому, можно увеличить. Например, если в течение некоторого периода времени двигатель израсходовал в среднем 43 кварты моторного масла (объем в отстойнике плюс долитое масло - для двигателя 3406, предназначенного для грузовых автомобилей, это будет 36 кварт масла в отстойнике плюс 7 кварт долитого масла) при расходе топлива 4000 галлонов, то диаграмма указывает, что интервал замены слишком большой и должен быть уменьшен до 3000 галлонов (максимально) израсходованного топлива. В противоположной ситуации, если средний объем масла, использованного двигателем, составляет в среднем 46 кварт (36 кварт масла в отстойнике плюс 10 кварт долитого масла) на 2000 галлонов израсходованного топлива, то диаграмма указывает, что интервал замены можно безопасно увеличить до 3200 галлонов израсходованного топлива.

Рисунок 2. Допустимый интервал замены моторного масла для двигателей 3406В (мили)

Эти же данные можно выразить в милях пробега, а не в галлонах израсходованного топлива.

Это делается умножением полного объема израсходованного топлива на средний пробег в милях на один галлон (миль на галлон). На диаграмме выше (рис.2) показаны максимальные интервалы замены масла в милях для различных значений показателя пробега (миль на галлон).

Например, если в течение некоторого периода двигатель обеспечил пробег в среднем 6,5 мили на галлон при объеме используемого масла 46 кварт (объем в отстойнике плюс долитое масло), то может использоваться безопасный интервал замены масла до 21 000 миль.

Интервалы замены более 25 000 миль не рекомендуются.

Список литературы:

1. Основные принципы работы гидравлической системы самоходных горных машин компании Caterpillar. Электронный сборник. 124 стр. 2012.

Код для цитирования: Скопировать