На механизм лакообразования влияют такие свойства масла, как термоокислительная стабильность и моющие свойства.
Термоокислительную стабильность определяют как устойчивость масла к окислению в тонком слое при повышенной температуре методом оценки прочности лаковой пленки. Чтобы замедлить реакции окисления и уменьшить образование отложений в двигателе, в масла вводят антиокислительные присадки, действие которых основано на торможении образования активных радикалов в начальной стадии цепного процесса окисления; разложения уже образовавшихся перекисей и переводе их в устойчивое к окислению состояние, препятствуя тем самым распространению цепной реакции, уменьшении каталитического действия металлов, их окисей и солей на процесс окисления. Наиболее распространены антиокислительные присадки ДФ-11, МНИ ИП-22к, ВНИИ НП-354, ИХП-21 и др.
Под моющими (детергентно-диспергирующими) свойствами понимают способность масла противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, препятствуя прилипанию углеродистых отложений (лака, нагара) путем торможения процессов окисления и их коагуляции. Диспергирующим свойством масла называют его способность препятствовать слипанию углеродистых частиц и удерживать их в состоянии устойчивой суспензии. При использовании масел с хорошими моющими свойствами детали двигателей выглядят чистыми, как бы вымытыми, отсюда и появление термина «моющие».
Для улучшения моющих свойств масел в них вводят моющие присадки, обычно в составе композиций присадок. Моющие присадки удерживают продукты окисления масла во взвешенном состоянии, переводят нерастворимые в масле продукты окисления в коллоидный раствор и препятствуют прилипанию продуктов окисления масла к поверхности нагретых деталей. Моющие свойства масел оценивают в баллах от 0 до 6 (максимальное лаковое отложение) по методу ПЗВ, основанному на создании в небольшом одноцилиндровом двигателе условий интенсивного лакообразования. Образование лаковых отложений на поршне двигателя, работающего на маслах с моющими присадками, уменьшается в 3-6 раз (с 3,0-4,5 до 0,5-1,5 балла).
Применяют два типа моющих присадок – зольные и беззольные. К первому типу присадок относятся бариевые и кальциевые соли сульфокислот (сульфонаты), а также алкилфеноляты щелочно-земельных металлов бария и кальция. Их вводят в базовые масла в количестве 2-10%. Масла, содержащие зольные присадки, при сгорании образуют золу, которая прилипает к поверхностям деталей. Беззольные присадки не содержат в своем составе металла, поэтому масла, их включающие, при сгорании не дают золы. Применяются два типа беззольных присадок – сукцини-миды и полярные полимеры.
Чтобы в эксплуатационных условиях предотвратить лакообразование, следует избегать работы двигателя с большими перегрузками и повышенным тепловым режимом. Необходимо также следить за техническим состоянием поршневой группы.
Осадки –это мазеобразные сгустки, откладывающиеся на стенках поддона картера, крышке клапанной коробки, фильтрах, в шейках коленчатого вала, маслопроводах и других деталях двигателя. Осадки представляют собой продукты превращения углеводородов масла и топлива в результате процессов окисления, а также загрязнения, попавшие извне. Они способствуют лакообразованию, а отложение осадков в маслопроводах препятствует подаче масла к трущимся поверхностям.
Осадки состоят из масла (50-85%), воды (5-35%) – основные составляющие продуктов их окисления – оксикислот (2-15%), карбенов и карбоидов (2-10%), асфальтенов (0,1-15%), а также механических примесей различного происхождения. Вода в осадках обычно находится в виде стойкой эмульсии.
Образование осадков происходит при пониженном тепловом режиме работы двигателя, когда ухудшается процесс сгорания топлива и возрастает попадание в картер продуктов его неполного сгорания. Поэтому эти осадки (шлам) нередко называют низкотемпературными отложениями. Если напряженный тепловой режим работы двигателя наиболее опасен образованием нагаров и лаков на деталях цилиндропоршневой группы, то пониженный тепловой – шламообразованием в двигателе. Углистые частицы, водяные пары, тяжелые фракции топлива, кислотные соединения и т.д. активно конденсируются на его деталях, полимеризуются и попадают в масло. Прорыв картерных газов, низкая эффективность системы вентиляции картера – причины наиболее интенсивного протекания этого процесса. При работе карбюраторного двигателя в условиях низкотемпературного режима загрязнение центрифуги шламами в 28 раз больше, чем при работе на высокотемпературном режиме. Чтобы моторные масла эффективно препятствовали образованию осадков, они должны сохранять высокие диспергирующие свойства на протяжении длительного периода эксплуатации.
Для предотвращения образования осадков необходимо поддерживать оптимальный тепловой режим работы двигателя, применять масла, характеризующиеся хорошей химической стабильностью с соответствующими присадками, своевременно менять масляные фильтры, тщательно промывать картер и всю систему смазки перед заправкой свежим маслом.
Вопрос № 4: Применение антифризов.
Требования, предъявляемые к жидкости для систем охлаждения двигателей, весьма разнообразны. Такая жидкость не должна замерзать и кипеть во всем рабочем диапазоне температур двигателя, легко прокачиваться при этих температурах, не воспламеняться, не вспениваться, не воздействовать на материалы системы охлаждения, быть стабильной в эксплуатации и при хранении, иметь высокую теплопроводность и теплоемкость.
В последние десятилетия получили широкое распространение низкозамерзающие охлаждающие жидкости - антифризы на основе водных растворов этиленгликоля. Этиленгликоль - двухатомный спирт СН2ОН-СН2ОН - представляет собой бесцветную жидкость, кипит при +197 °С, а застывает при -11,5 °С. Этиленгликоль хорошо растворим в воде. Смеси этиленгликоля с водой имеют более низкую температуру застывания по сравнению с температурой застывания каждого компонента смеси. Так как компоненты смеси имеют разную плотность, а при смешивании плотность изменяется аддитивно, то по плотности смеси возможно установить температуру застывания смеси - этиленгликоля и воды. В отличие от воды при замерзании антифризы не расширяются и не образуют твердой сплошной массы. Образуется рыхлая масса кристаллов воды в среде этиленгликоля. Такая масса не приводит к размораживанию блока и не препятствует запуску двигателя. Антифриз после пуска двигателя довольно быстро переходит в жидкое состояние. Однако прогрев отопителя салона затрудняется, поэтому необходимо поддерживать такую концентрацию антифриза, чтобы он не замерзал до температуры 40-35 °С.
В связи с тем, что этиленгликоль оказывает коррозионное действие на металлы, в состав низкозамерзающих жидкостей вводят антикоррозионные присадки. Для предотвращения вспенивания в них иногда добавляют антипенные присадки. Общее содержание присадок 3-5%.
Антифризам присущи некоторые недостатки. Так, их тепло-проводность и теплоемкость ниже, чем у воды, что несколько снижает эффективность систем охлаждения.
При нагреве антифризы увеличивают объем, ввиду чего в системе охлаждения устанавливается расширительный бачок. Этиленгликоль коррозионно агрессивен по отношению к металлам, поэтому в антифризы при изготовлении добавляют специальные антикоррозионные и противопенные присадки. Общее содержание присадок составляет 3...5%.
Температура кипения антифриза достаточно высока и составляет 120...132°С. Поэтому в герметичной системе охлаждения современного автомобиля при нормальных условиях эксплуатации (без перегрева двигателя) потери антифриза происходят преимущественно из-за утечек (микрощели в радиаторе, ослабление креплений хомутов на шлангах и другие неисправности).
Восполнять уровень антифриза в системе охлаждения водой нежелательно, так как при этом снижается концентрация этиленгликоля в смеси, что ведет к повышению температуры замерзания.
Наиболее широко на автомобилях применяется антифризТосол А40-М.
Допустимый срок службы антифриза "Тосол А40-М" составляет до 3 лет эксплуатации автомобилей или 60 тыс. км пробега.
При более длительных сроках эксплуатации на некоторых деталях системы охлаждения начинают появляться очаги коррозии, в первую очередь на крыльчатке водяного насоса, т.е. на чугуне. Корродируют также детали из алюминия, припой в радиаторе, латунные трубки радиатора и корпус термостата.
Антифриз в процессе эксплуатации изменяет свои характеристики:
снимается запас щелочности, увеличивается склонность к ценообразованию, возрастает агрессивность к резине и увеличивается способность вызывать коррозию металлов. Интенсивность изменения характеристик антифриза зависит от средней рабочей температуры в двигателе, В южных районах, где эти температуры обычно более высокие, антифриз стареет интенсивнее. В северных же районах страны антифриз может служить и более трех лет.
Трехлетний срок службы "Тосола А40-М" гарантируется только при поддержании в течение этого времени требуемой плотности антифриза - не менее 1075 кг/м3. Добавление более 1л свежего концентрата увеличивает срок службы антифриза примерно на 1 год.
Другой вид новой охлаждающей жидкости, близкой по своим свойствам к Тосолу А40-М, - Лена-40, Лена-65. Ее отличие заключается в меньшем коррозионном воздействии на чугунные и алюминиевые детали.