Содержание некоторых загрязнителей в моторном масле необходимо контролировать и анализировать, поскольку их присутствие является основной причиной преждевременного разложения масла и поломки двигателя. Присутствие других загрязнителей в моторном масле является симптомом наличия неисправности, влияющей на работу других элементов и требующей более серьезных действий, нежели просто замена масла. Например, нарушение герметизации, которое влечет за собой разбавление топлива или загрязнение этиленгликолем, не может быть исправлено с помощью замены масла или перехода на смазочный материал более высокого качества. Такие «симптоматические» загрязнители также являются основными причинами появления новых сбоев в работе машины. Само собой разумеется, что значение анализа масла для раннего обнаружения таких проблем очень велико.
Любой из описанных ниже загрязнителей может стать причиной преждевременного или даже внезапного отказа двигателя. В данной статье не рассматривается загрязнение посторонними твердыми частицами. Следует отметить, что там, где имеются сочетания загрязнителей, проблемы значительно существеннее, например сочетание высокого содержания сажи с этиленгликолем или сочетание большого количества сажи с разбавлением топлива. Имеется много вариантов возникновения отказов и последовательностей событий, которые к ним приводят. Каждый год происходит преждевременный отказ тысяч дизельных двигателей из-за наличия сажи, этиленгликоля, топлива и воды в моторном масле. Этиленгликоль
Этиленгликоль проникает в моторные масла дизельных двигателей из-за неисправности средств герметизации, из-за пропускающих воздух прокладок головок, треснувших крышек цилиндров, коррозийных повреждений и кавитации. При проведении одного из исследований, было обнаружено присутствие этиленгликоля в масле в 8,6% из 100 тыс. образцов дизельных двигателей участвовавших в испытаниях. Отдельное исследование 11 тыс. грузовиков для дальних перевозок выявило очень высокие уровни содержания этиленгликоля в 1,5% образцов и небольшие количества этиленгликоля в 16% образцов. Ниже перечислены некоторые риски, возникающие в связи с загрязнением моторного масла этиленгликолем:
- Всего 0,4% хладагента, содержащего этиленгликоль, в составе дизельного моторного масла достаточно для коагуляции диспергированных частиц сажи, при этом частицы становятся крупнее, что приводит к образованию отложений и засорению фильтра, а также затрудняет прохождение потока масла.
- По данным одного из исследований, в результате загрязнения этиленгликолем скорость износа возрастает в 10 раз, чем при загрязнении одной лишь водой.
- Этиленгликоль вступает в реакцию с присадками масла, вызывая оседание взвешенных частиц. Например, важная противоизносная присадка моторных масел, диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP), при загрязнении масла этиленгликолем образует продукты реакции, которые засоряют фильтры. Это также приводит к ухудшению параметров износостойкости и устойчивости к окислению.
- Присутствие Этиленгликоля приводило к холодному заклиниванию двигателей.
- Этиленгликоль окисляется, образуя агрессивные кислоты, включая следующие: гликолиевую, щавелевую, муравьиную и угольную. Эти кислоты вызывают быстрое падение щелочности масла (щелочное число), из-за чего образуется незащищенная агрессивная среда и происходит окисление базового масла.
- При реакции моющих присадок из сульфоната кальция (которые есть практически во всех маслах) и этиленгликоля, образуются абразивные сферические частицы загрязнителя. Эти шарики являются хорошо известной причиной повреждения подшипников блока цилиндра и других трущихся поверхностей внутри двигателя.
- Загрязнение этиленгликолем существенно повышает вязкость масла, что препятствует смазке и охлаждению масла. Разбавление топлива
Частые запуски двигателя, избыточное время работы на холостом ходу и в условиях холодной эксплуатации могут вызывать некоторые проблемы с разбавлением моторного масла топливом. Сильное разбавление (более 2%) связанно с утечкой, проблемами с топливной форсункой и нарушенной эффективностью сгорания. Все это симптомы серьезной проблемы, которую нельзя решить заменой масла. Согласно одному исследованию, 0,36% всего потребляемого топлива оказывается в блоке цилиндра. В число проблем, связанных с разбавлением топлива, входят:
- Разбавление дизельного топлива в условиях холодной эксплуатации может вызвать парафинизацию. При запуске это может привести к снижению давления масла и масляному голоданию двигателя (недостаток масла для нормального функционирования системы).
- Дизельное топливо привносит в моторное масло ненасыщенные ароматические молекулы, которые являются ускорителями окисления. Это может привести к преждевременному снижению щелочного числа (утрате защиты от коррозии) и окислительному загустеванию моторного масла, вызывая образование отложений и некоторое голодание.
- Разбавление топлива может снизить вязкость моторного масла, например с 15W40 до 5W20. Это разрушает критическую толщину масляной пленки, и приводит к преждевременному износу камеры сгорания (поршни, кольца, втулки) и износу подшипника блока цилиндров.
- Разбавление масла из-за неисправных форсунок обычно вызывает смывание масла с гильз цилиндра, что сокращает срок износа колец, поршней и цилиндров. Это также является причиной сильного просачивания газа и увеличения потребления топлива (обратный прорыв газа).
- Очень сильное разбавление топлива снижает концентрацию присадок к маслу, снижая, тем самым, их эффективность.
- Разбавление биодизельным топливом может приводить к возникновению проблем, намного более серьезных, чем при разбавлении обыкновенным дизельным топливом, полученным из сырой нефти. К числу таких проблем относятся: снижение устойчивости к окислению; проблемы, возникающие из-за засорения фильтров; образование отложений; изменение испаряемости, в результате которой образуются скопления в блоке цилиндров. Сажа
Сажа является побочным продуктом сгорания, и имеется во всех моторных маслах находящихся в эксплуатации дизельных двигателей. Она попадает в двигатель, просачиваясь различными путями во время его эксплуатации. Наличие сажи является нормой, и следует ожидать появления сажи в масле двигателя через определенное количество километров или часов эксплуатации. Но состояние и концентрация сажи могут отличаться от нормальных, что свидетельствует о наличии проблемы с двигателем и/или необходимости заменить масло. Ниже перечисляются некоторые проблемы, связанные с загрязнением сажей:
- Эффективность сгорания топлива непосредственно зависит от скорости образования сажи. Большое количество сажи может образовываться из-за плохой регулировки зажигания, плохой работы воздушных фильтров и слишком большого зазора кольца. Нельзя решить проблемы со сгоранием с помощью замены масла.
- У новых дизельных двигателей с низким уровнем выбросов более высокое давление впрыска. Это повышает их чувствительность к абразивному износу (например, частицами сажи) из-за трения между клапаном, валом и опорой оси и может привести к заклиниванию клапана. Новые устройства рециркуляция отработанных газов (EGR) на дизельных двигателях увеличивают количество образования сажи и ее абразивность.
Вязкость увеличивается с грузом сажи. Однако, высоко dispersancy связанный с небольшим количеством современной машинной нефти может увеличить вязкость с сажей даже больше. Высокая вязкость соответствует проблемам запуска холодного двигателя и риску нефтяного голодания.
- Избыток сажи вызывает повышение вязкости. Тем не менее, высокая диспергируемость, связанная с использованием некоторых современных моторных масел, еще больше повышает вязкость из-за избытка сажи. А высокая вязкость приводит к проблемам с холодным пуском, и способствует масляному голоданию.
- Сажа и шлам в двигателях отседают и накапливаются в определенных зонах, которые являются зонами риска с точки зрения надежности двигателя, включая клапанные коробки, крышки клапанов, маслосборники и головки блока цилиндров.
- Отложения на поверхностях двигателя снижают коэффициент полноты сгорания и экономию топлива/масла.
- Сажа стирает защитные износоустойчивые мыльные пленки в пограничных зонах, таких как зоны кулачкового упора и толкателя клапана.
- Выброс углерода из накоплений сажи и шлама за кольцами поршней в бороздках может вызывать быстрый износ колец и стенок цилиндров. Из-за этого могут быть сломаны или значительно повреждены кольца в условиях холодного запуска двигателя. Вода
Вода является одним из наиболее разрушительных загрязнителей в составе большинства смазочных материалов. Она воздействует на присадки, вызывает окисление базового масла и препятствует образованию масляной пленки. Низкий уровень загрязнения водой нормален для моторных масел. Высокие уровни проникновения воды заслуживают внимания, и их редко можно корректировать с помощью замены масла. Ниже приведены некоторые дополнительные соображения относительно загрязнения водой:
- Из-за продолжительной работы двигателя на холостом ходу в зимнее время происходит конденсация воды в блоке цилиндров, что приводит к снижению щелочного числа и коррозийному воздействию на поверхности, окислению масла и т. д.
- Эмульгированная вода может впитывать присадки, сажу, продукты окисления и шлам. Такие массивы шлама, приведенные в движение потоками масла, могут вывести из строя фильтры и перекрыть доступ потока масла к подшипникам, поршням и клапанной коробке.
- Вода резко повышает коррозионный потенциал обычных кислот, присутствующих в моторном масле. Развитие повреждений
Срок развития повреждений может существенно различаться для различных загрязнителей. Большинство неожиданных выходов из строя при умеренных уровнях загрязнения обычно имеет место при наличии одного или более усугубляющих факторов (эффект сочетания). И, напротив, большие концентрации одного или более из этих загрязнителей могут вызвать неожиданный выход из строя и без воздействия усугубляющих факторов. Существует множество других усугубляющих факторов, которые могут также значительно сократить срок развития повреждения. Более типичной является ситуация, когда не очень большая проблема остается незамеченной и со временем прогрессирует. Это может сократить срок эксплуатации двигателя со, скажем, 1,2 млн. км до 480 тыс. км, т.е. до 2,5 раз.
Совокупное воздействие загрязнения масла на надежность двигателя, экономию топлива, выбросы выхлопов и затраты на материально-техническое обслуживание большого парка машин очень велико. Не существует присадок моторных масел, которые управляли бы повреждениями, причиняемыми этими загрязнителями. Поэтому упреждающее техобслуживание и анализ масла являются основными стратегиями, позволяющими противостоять рискам.
|