Напомним, что на исправном автомобиле масло вдруг превращалось в густую черную жижу, после чего моторы отправляли на «капиталку» или замену - безвременную и крайне недешевую.Количество ссылок по всей Сети на упомянутую публикацию - многозначное, десятки сайтов перепечатали ее - причем, как водится, даже не спросив нашего разрешения. Ну, это нормально…
Краткое содержание предыдущей статьи - по фирменным автосервисам (и не только) прокатилась волна внезапных отказов двигателей, связанных с непонятным и непредсказуемым поведением моторного масла. Безо всякого предупреждения, масло вдруг превращалось в мазутообразную субстанцию, начинало очень быстро угорать. Итог - капремонт или смерть моторов.
Эпидемия поражала машины независимо от их марок и производителей. Случаи заболевания регистрировались и в Москве, и в Питере, и в Магнитогорске, и в Мурманске - то есть практически по всей стране. И еще было замечено - «болели» в основном машины, обслуживаемые на серьезных автосервисах, в которых заливалось бочковое фирменное масло. Ситуация усугублялась тем, что случаи эти были нерегулярными, встречались нечасто, но с завидной постоянностью. А, как известно любому диагносту, именно «плавающий» дефект ловить сложнее всего.
Причина этой болезни была непонятна, были лишь гипотезы, но на них исковое дело в суде (а чаще всего именно до суда доходило дело в разбирательствах) не построишь. И тогда мы обещали попытаться разобраться с ситуацией и познакомить с результатами наших читателей.
Полгода работы нашей испытательной лаборатории не прошли даром. Нам удалось в лабораторных условиях смоделировать ряд ситуаций и, наконец, получить явные проявления этой «смертельной болезни». Симптомы, которые будем ловить - резкий рост вязкости, падение щелочного и рост кислотного числа, осаждение на стенках двигателя густых гудроноподобных отложений, препятствующих прокачке масла через каналы системы смазывания.
МАСЛО В КАНИСТРЕ РАССЛОИЛОСЬ? ЕСТЬ ОСАДОК? НА ПОМОЙКУ!
ЛОЖНЫЙ СЛЕД
Начнем с типичных «отмазок» дилерских СТО, на базе которых они пытаются отбиться от гарантийного ремонта. Пытливая мысль специалистов по гарантии обычно блуждает по трем направлениям - использование некачественного топлива; попадание антифриза или воды в масло; отсутствие контроля за уровнем масла в двигателе во время эксплуатации.
Сразу уберем третий вариант - очевидно, что даже при очень малом количестве масла в поддоне, оно не должно менять свои свойства так, как это мы видим при случаях запущенного «заболевания». При использовании «здорового» масла, на его малое количество мотор отреагирует загоранием контрольных ламп на приборной панели и звуковой сигнализацией. Сначала - при кренах и резких разгонах-торможениях, когда приемный грибок оголяется. Любой нормальный водитель отреагирует на это незамедлительно. И после долива масла никаких отрицательных последствий в дальнейшем не почувствует.
Самая частая якобы «причина», на основании которой пытаются лишить гарантии - это использование некондиционного топлива. Некондиция в понимании механиков СТО - это либо низкое октановое число, либо высокое содержание серы в топливе, либо наличие в нем большого количества смол. Сразу скажем, что кроме серы, все остальное по нынешнему Техническому Регламенту, нормирующему качество топлива, не подлежит контролю, поэтому - неподсудно. Но, коль такие попытки отмазок имеются, проверим.
ТОПЛИВО - ОПРАВДАТЬ!
На заклание обрекли несколько стендовых двигателей, изначально полностью исправных. Жалко их, но это всего лишь железки, а страдают от проблемы живые люди. Потому - пусть эти моторы послужат на благо людей.
Специально для эксперимента, не без труда, раздобыли 100 литров топлива, больше похожего на бодягу. Вместо заявленного 92-го октанового числа намеряли всего 89.5, содержание серы зашкалило за 800 ррм, смол было более 3.5 мг/дм3. Производитель - неизвестен, но по уровню качества это что-то от какого-то «самовара» - самодеятельного миниНПЗ, перегоняющего в якобы топливо газовый конденсат. Хуже - некуда! Надо очень сильно не любить свою машину, чтобы кормить ее таким добром.
Мы скормили мотору всю раздобытую бодягу. А, чтобы совсем усугубить ситуацию и обеспечить маслу максимально возможный контакт с отвратным топливом, отломали боковой электрод на одной из свечей. Теперь топливо, попадающее в неработающий цилиндр, в большом количестве полетит в картер мотора.
Система самодиагностики мотора возмутилась, «чек-энджин» горел ярко и непрестанно все время пытки. Мотор трясся и вибрировал, но... выдержал! Его вскрытие не выявило никаких проблем - все было чистенько и никаких черных отложений нигде не наблюдалось. Давление масла, конечно, немного упало - сказалось разжижение масла топливом. При этом, как только испорченную свечу заменили на нормальную, буквально через полчаса, стрелка указателя давления масла вернулась на прежнюю позицию. Оно и понятно, бензин - жидкость летучая, и при рабочих температурах масла, в которое он попал, долго жить там не будет.
Замеры физико-химических параметров масла не выявили ничего неожиданного! Вязкость масла немного упала - все-таки какие-то топливные фракции так называемого бензина в нем остались. Щелочное число незначительно снизилось - с 7.8 до 7.4 мг КОН/г. Кислотное число увеличилось на 0.3 мг КОН/г. Температура вспышки снизилась заметно - с 224°С до 203°С. Это четко говорит о том, что бензин в масле был! Но убить его он оказался не в состоянии...
Более того, в реальной ситуации, на некачественную кормежку мотора в первую очередь возмутится его система диагностики. И это возмущение обязательно оставит неизгладимый след в логах компьютера. Но практически во всех случаях, когда гарантийные службы отказывались от ремонта, мотивируя свое решение использованием некачественного топлива, система диагностики ничего подобного не подтверждала.
Вердикт: бензин признать невиновным!
ПОДОЗРЕВАЕТСЯ ВОДА
Вода в масло в некоторых количествах попадает всегда! Она конденсируется из влажного воздуха, поступающего в цилиндры и вместе с картерными газами смешивается с маслом. Охлаждающая жидкость может попасть в масло только при негерметичности системы охлаждения - причем лишь при остановленном двигателе. При его работе давление масла выше, чем давление в системе охлаждения, и потому путь антифризу в масло закрыт.
Ну что же, попробуем смоделировать и эту ситуацию. В многострадальный двигатель залили 3 литра свежего масла, а потом бухнули туда целый литр воды! И что? Да ничего! Конечно, в поддоне образовалась эмульсия, давление масла заметно упало. Но мотор работал, ничего критического не было ни слышно, ни видно. А потом - постепенно давление масла стало расти и скоро вернулась на начальный уровень. Что произошло? Вода просто испарилась, масло вернулось к своему начальному состоянию. Вскрытие мотора не показало никаких проблем - снова было все чисто. Изменения физико-химических параметров масла после попадания и последующего испарения воды оказались в пределах погрешности измерения! И этой причине снятия с гарантии - отказать за несостоятельностью!
После этого разобрались с аналогичной ситуацией, заменив воду на антифриз. Результат - тот же, двигатель выжил. Но вязкость масла подросла - оно и понятно, вода испарилась, а этиленгликоль в масле остался. Щелочное число немного снизилось, кислотное - увеличилось. Да, конечно, если очень долго ездить на двигателе с пробитой прокладкой головки цилиндра, постоянно доливая антифриз в бачок и не пытаясь разобраться с ситуацией, то в итоге, наверное, можно добиться смерти масла, а вместе с ним и гибели мотора! Но это - просто крайний случай наплевательского отношения к двигателю. Да и тут уже будет ситуация - не «этиленгликоль в масле», а «масло в этиленгликоле».
Вывод - такая причина может рассматриваться только тогда, когда ей предшествовала длительная и постоянная потеря охлаждающей жидкости в моторе. И при полном отсутствии контроля состояния масла при этом. Это - тоже не наш случай.
Вердикт: охлаждающая жидкость не виновата!
ПОПАЛСЯ!!!
Мы проверили еще две версии. И, забегая вперед, скажем - ОНИ СРАБОТАЛИ!
Первую подсказали специалисты-масленщики, с которыми мы постоянно общаемся. По их мнению, картина, которую мы наблюдаем, то есть резкое повышение вязкости масла, может быть связана с неожиданной полимеризацией некоторых компонентов пакета присадок. Причиной такого безобразия является объемный перегрев моторного масла. И вспомнили они, что на своих семинарах некоторые фирмы-производители масел и автомобилей, начиная с недавнего времени стали давать четкую рекомендацию - если вдруг масло было перегрето, то срочно-срочно надо бежать в ближайший сервис-центр и менять его!
Мы попробовали перегреть масло на стендовом моторе. Нам это сделать было несложно - надо было отключить внешний обдув двигателя и подобрать соответствующий режим работы. В отличие от большинства автомобилей, у нас температура масла в поддоне постоянно выводится на панель управления. Действительно, она поднялась градусов на 20...25. Много часов продолжалась подобная пытка. Два масла отработали нормально, выдержав такое издевательство. А вот третье повело себя странно - оно стало заметно густеть. А потом, в емкости для слива, где оставили его остатки на пару суток, обнаружились следы расслоения масла. В ней нарисовался тот самый «гудрон», который мы наблюдали на стенках убитых маслом моторов. И на внутренней поверхности блока цилиндров, и на боковых поверхностях поршней загрязнений было значительно больше, чем обычно.
Так, один вариант смерти масла мы вскрыли. Но особой радости от этого не испытали - ведь непонятно, как можно отследить реальную температуру масла в поддоне в живом автомобиле? Ведь в новых автомобилях даже указатель температуры охлаждающей жидкости убрали! Получается, эта информация - совсем даже не избыточная!
Пойдем дальше... Мы вспомнили, с чего вообще все началось. А началось все с письма нашего читателя, который, купив для доливки канистру масла очень известной фирмы, вдруг обнаружил в ней... непонятный осадок! И с ответа технического специалиста российского представительства этой фирмы, который на наш запрос с просьбой объяснить ситуацию изрек буквально следующее: «Настоящим сообщаю, что в моторных и трансмиссионных маслах допускается присутствие незначительного количества осадка. Он может быть вызван ассоциацией мелкодисперсных частиц катализатора, имеющих размер меньше, чем поры заводского фильтрующего элемента. Эти осадки... могут иметь цвет вплоть до черного. Встречаются редко и, как правило, только в тех партиях масла, которые были изготовлены сразу после перезагрузки свежего катализатора в аппарате. На эксплуатационные характеристики товарного масла влияния не оказывают и, впоследствии, в процессе работы вновь переходят в мелкодисперсное состояние».
В свое время наших специалистов-масленщиков этот ответ поверг в шок! То есть одна из главных мировых фирм-производителей масла честно признается в возможности грубейшего нарушения технологии производства масла!
А мы сопоставили то, что написано, и то, что видели своими глазами. Ведь досрочная смерть масла очень похожа на картину, которую бы мы могли увидеть вследствие резкого ускорения темпа окисления масла. Именно этот процесс сопровождается ростом его вязкости и кислотного числа, падением щелочного числа. А что может поспособствовать неконтролируемому ускорению химической реакции, которой, по сути, является окисление масла? Именно наличие катализатора!
Да, конечно, при хранении такого «грязного» масла катализатор будет молчать - ведь для активизации его работы ему требуются специальные условия, температура и давление. Но ведь они как раз и есть в активной зоне работы узлов трения. Итак, это тоже надо проверить!
Главная проблема, которая возникла перед нами, где взять этот катализатор? На наши обращения с просьбой помочь в этом вопросе откликнулось только российское представительство фирмы «MOTUL». Похоже, только им, кстати, никогда не засвеченным в случаях досрочной гибели масла, оказалось необходимым установление истины! За это их искренне благодарим, и пусть не сочтут наше спасибо рекламой этой фирмы.
Итак, два варианта катализатора, применяющегося при производстве гидрокрекингового базового масла, у нас. Крупные гранулы катализаторов мы превратили в мелкозернистый порошок нужного фракционного состава - такого, чтобы и через поры масляного фильтра летел. Эти порошки смешали с маслом, и через полчаса увидели - вот он, зловредный осадок!
Это масло залили в очередной двигатель, предназначенный на заклание, и начали цикл его длительной накатки. Сначала все шло хорошо, но уже через двадцать часов испытаний стали замечать - давление масла падает. А масло на щупе стало заметно гуще - тем более, изначально использовали очень хорошую «синтетику» 5W-30, на ее фоне увеличение вязкости было особенно заметно! Странно - вязкость явно растет, а давление падает... Может, износы появились? Но уж как-то слишком быстро прогрессировал этот процесс. Мотор выдержал всего 40 моточасов испытаний, после чего давление совсем пропало. Далее - все, как обычно, вскрытие, обмер, осмотр.
Первое, что бросилось в глаза - это то, что от четырех литров масла, залитых исходно в двигатель, слилось с него по итогу испытаний всего литра полтора! И это - всего за 40 моточасов очень умеренных режимов, по эквиваленту - меньше 3000 километров! И масло было жутковато черного цвета. Обмеры деталей двигателя серьезного износа не выявили, хотя было заметно - вкладыши подшипников и шейки коленчатого вала как-то очень хорошо отполировались. Тоже понятно - порошок катализатора сработал, как абразив. Так почему же так упало давление масла? Сразу бросилось в глаза наличие каких-то твердых агломератов в поддоне, которые прочно сидели на стенках. Это, видимо, и были те самые «безвредные» по мнению авторов злополучного письма «ассоциации мелкодисперсных частиц». Но их было явно меньше объема начального осадка в масле, залитого в двигателе. В фильтре тоже частиц мы не заметили. Значит, основная часть порошка, введенного нами в масло, осела в каналах! Вот и причина потери давления в системе смазывания.
А что показал анализ физико-химических параметров масла, поработавшего с этим «безвредным» порошком? Вязкость масла, изначально составлявшая 11.2 сСт при 100° С, увеличилась до 17.9 сСт! То есть масло, изначально пребывавшее в классе SAE-30, за 40 моточасов перескочило в класс вязкости SAE-50! Кислотное число увеличилось более чем на 2.5 мг КОН/г. Напомним, что в последней ресурсной экспертизе за 180 моточасов масла увеличивали свою кислотность всего на 0,75...1,0 мг КОН/г! Щелочное число снизилось меньше, да и отложения на стенках картера двигателя были хоть и больше обычного. Причем масло при комнатной температуре было таким густым, что стекать со стенок никак не хотело - такого мы еще не видели. Кстати, картина, которую мы наблюдали на нашем эксперименте, подозрительно напоминала ту, которую выдало одно из масел в ходе нашей предыдущей экспертизы «полусинтетик».
Итак, «безвредный» по мнению некоторых масленщиков, порошок катализатора за сравнительно короткое время угробил масло и добил мотор. Причем в этом случае, увы, даже «капиталка» ему не поможет - ведь убрать пробки, закупорившие масляные каналы, судя по структуре отложений в поддоне, будет крайне проблематично. Кстати, некоторые сознательные дилеры крупных автопроизводителей, столкнувшиеся с подобной проблемой, без разговоров меняли либо блоки цилиндров, либо весь двигатель в сборе.
Полученные результаты уже сейчас четко свидетельствуют, что, ни автопроизводители, ни автовладельцы не виноваты в случившихся бедах. Ведь и термическая нестабильность некоторых видов масла, приводящая его к полимеризации при объемном перегреве, и допускаемое некоторыми производителями масла возможное наличие агрессивного осадка катализатора в нем - это серьезнейшие «проколы» этих фирм.
Подводим итог, пока промежуточный. Конечно, кому-то хотелось бы услышать громкий призыв: мол, не покупайте масло фирм А, В и С! И раскупайте масло фирмы D: оно никогда не болеет! Но мы не искали виноватого стрелочника, а исследовали проблему. К тому же, десять тысяч машин могут счастливо ездить на масле фирмы А, а вот десять тысяч первая попадет в неприятную ситуацию. Зато мы технически грамотно обосновали несостоятельность дежурных нападок на лопуха-водителя. Более того, нам удалось найти некоторые возможные причины массовых случаев ускоренной смерти масла и двигателя в целом.
Искренне хотим верить, что фирмы-производители масел и бензинов внимательно изучат наши выводы: этого ждут все автомобилисты. А пока мы рекомендуем воспользоваться нашими рекомендациями по «Методам самообороны», следуя которым можно в критической ситуации спасти мотор.
КАПЕЛЬНАЯ ПРОБА
На любую пористую бумагу (оптимально - кусочек фильтра для кофеварки или хотя бы кусочек газеты) с масляного щупа холодного двигателя капните капельку масла. Если она быстро расплывется по бумаге, образовав несколько концентрических кругов, то масло живое. А вот если оно не захочет растекаться и останется черной каплей в месте падения - срочно заменять!
НЕ УМЕЕТЕ ПРОВЕРЯТЬ МАСЛО? НАЙДИТЕ КУСОЧЕК ГАЗЕТЫ!
P.S. Само собой, что в ходе одной из ближайших экспертиз масел мы отдельно проанализируем их устойчивость к вскрытым нами злодействам. Одно направление поисков уже ясно: новая волна отказов замечена после того, как заработал после модернизации один из известных НПЗ - ведь в производстве высокооктанового бензина используется аналогичный катализатор!!! А не приходит ли он в масло с этим, внешне вполне кондиционным, топливом? А из другого региона пришла информация о якобы случайном совпадении гибели моторов по описанной нами схеме с использованием топлива, содержащем запредельную дозу строго запрещенного у нас метанола. С этим тоже предстоит разобраться.
ЖАРКО? ПРОБКИ? ПРОВЕРЬ-КА МАСЛО!
МЕТОДЫ САМООБОРОНЫ
Чтобы обезопасить себя от возможной беды, еще раз повторяем наши рекомендации:
1. Пользуйтесь только маслами, купленными в проверенных магазинах. На плановое ТО лучше приезжать со своей канистрой масла. После ее покупки дайте ей постоять некоторое время, и, если есть возможность, проследите, нет ли осадка в канистре. Обычно осадок можно заметить по прозрачной мерной полоске на канистре.
2. Возьмите за правило, даже если ваш мотор не замечен в повышенном масляном аппетите, хотя бы раз в неделю залезать под капот и следить за уровнем и состоянием масла по щупу. Вас сразу должно насторожить резкое увеличение расхода масла, либо его внезапное разжижение, либо, наоборот, загустевание.
3. Особо будьте внимательны к маслу летом, при долгих стояниях в пробках, либо при дальних скоростных перегонах. Именно тогда возможны объемные перегревы масла.
4. Возьмите на вооружение т.н. «капельную пробу» масла. Суть и процедура ее чрезвычайно просты. На любую пористую бумагу (оптимально - кусочек фильтра для кофеварки, или хотя бы - кусочек газеты) с масляного щупа холодного двигателя капните капельку масла. Если она быстро расплывется по бумаге, образовав несколько концентрических кругов, то масло живое. А, если оно растекаться не захочет, оставшись черной каплей в месте падения - срочно на СТО для его замены!
Изменение свойств масла в работающем двигателе
Основные изменения свойств в работающем двигателе происходят по следующим причинам:
- высокотемпературные и окислительное воздействие;
- механохимические преобразования компонентов масла;
- постоянное накопление:
- продуктов преобразования масла и его компонентов;
- продуктов сгорания топлива;
- воды;
- продуктов износа
- загрязнений, попадающих в виде пыли, песка и грязи.
Окисление
В работающем двигателе горячее масло постоянно циркулирует и контактирует с воздухом, продуктами полного и неполного сгорания топлива. Кислород воздуха ускоряет окисление масла. Этот процесс происходит быстрее в маслах склонных к пенообразованию. Металлические поверхности деталей выступают в роли катализаторов процесса окисления масла. Масло нагревается, соприкасаясь с нагретыми деталями (в первую очередь, с цилиндрами, поршнями и клапанами), что значительно ускоряет процесс окисления масла. Результатом могут стать твёрдые продукты окисления (отложения).
На характер изменения масла в работающем двигателе оказывают влияние не только химические превращения молекул масла, но и продукты полного и неполного сгорания топлива, как в самом цилиндре, так и прорвавшиеся в картер.
Влияние температуры на окисление моторного масла.
Выделяются два вида температурного режима двигателя:
- работа полностью прогретого двигателя (магистральный режим).
- работа не прогретого двигателя (частые остановки автомобиля).
В первом случае наблюдается высокотемпературный режим изменения свойств масла в двигателе, во втором - низкотемпературный . Существует множество промежуточных условий работы. При определении уровня качества масла, моторные испытания проводятся как в высокотемпературном, так и в низкотемпературном режимах.
Продукты окисления и изменениехарактеристик моторного масла.
Кислоты (aсides). Наиболее существенными продуктами окисления масла являются кислоты. Они вызывают коррозию металлов, а на нейтрализацию образующихся кислот расходуются щелочные присадки, вследствие чего ухудшаются диспергирующие и моющие свойства и сокращается ресурс работы масла. Возрастание общего кислотною числа, TAN (total acid number) является основным показателем образования кислот.
Углеродистые отложения в двигателе (carbon deposits). На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла. Различают три вида отложений:
- нагар,
- шлам.
Необходимо подчеркнуть, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности. Поэтому износ двигателя и снижение ресурса масла является комплексным показателем качества масла.
Нагар (varnish, carbon deposits) это продукты термической деструкции и полимеризации (cracking and polymerisation) масла и остатков топлива. Он образуется на сильно нагретых поверхностях (450° — 950°С). Нагар имеет характерный черный цвет, хотя иногда может быть белого, коричневого или другого цвета. Толщина слоя отложении периодически изменяется — когда отложений много, ухудшается отвод тепла, повышается температура верхнего слоя отложений и они сгорают. Меньшее количество отложений образуется в разогретом двигателе, работающем по нагрузкой. По структуре, отложения бывают монолитными,плотными или рыхлыми.
Нагар оказывает отрицательное влияние на работу и состояние двигателя. Отложения в канавках поршня вокруг колец препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец (ring sticking). В результате заклинивания и затруднения движения колец, они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность двигателя падает, возрастает прорыв газов в картер и расход масла. Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров (excessive wear).
Полирование стенок цилиндров (bore polishing) — отложения на верхней части поршней (piston top land) полируют внутренние стенки цилиндров. Полировка препятствует удержанию и сохраняемости масляной пленки на стенках и значительно ускоряет скорость износа.
Лак (lacquer). Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода. Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня, шатуны и поршневые пальцы, стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла (особенно поршня), снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.
Отложения в камере сгорания (combustion chamber deposits) образуются из частиц углерода (кокса), в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру. Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры). Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием (preignition). Это создает дополнительные напряжения в двигателе (детонация), что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.
Засорение свечей зажигания (spark plug fouling). Отложения, скопившиеся вокруг электрода свечи, замыкают искровой промежуток, искра становится слабой, зажигание - нерегулярным. В результате этого снижается мощность двигателя и повышается расход топлива.
Смолы, шлам, смолистые отложения (осадки) (resins, sludge, sludgy deposits) в двигателе шлам образуется в результате:
- окисления и других превращений масла и его компонентов;
- накопления в масле топлива или продуктов разложения и неполного сгорания;
- воды.
Смолистые вещества образуются в масле в результате его окислительных превращений (сшивания окисленных молекул) и полимеризации продуктов окисления и неполного сгорания топлива. Образование смол усиливается при работе недостаточно прогретого двигателя. Продукты неполного сгорания топлива прорываются в картер двигателя при продолжительной работе на холостом ходу или в режиме стоп-старт. При высокой температуре и интенсивной работе двигателя, топливо сгорает полнее. Для уменьшения смолообразования и моторные масла вводятся диспергирующие присадки, которые предотвращают коагуляцию и осаждение смол. Смолы, углеродистые частицы, водяной пар, тяжелые фракции топлива, кислоты и другие соединения конденсируются, коагулируют в более крупные частицы и образуют в масле шлам, т.н. черный шлам (black sludge).
Шлам (sludge) — это суспензия и эмульсия в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета. Состав картерного шлама:
- масло 50-70%
- вода 5-15%
- продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы — остальное.
В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный
Низкотемпературный шлам (low temperature sludge). Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам.Образование шлама в картере (sludge in the sump)является причиной:
- возрастания вязкости (загустения) масла (viscosity increase);
- закупоривания каналов системы смазки (blocking of oil ways);
- нарушение подачи масла (oil starvation).
Образование шлама в коробке распределительного механизма (rocker box) является причиной недостаточной вентиляции этой коробки (foul air venting). Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.
Высокотемпературный шлам (hightemperature sludge). Образуется в результате соединения междусобой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.
В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.
Расход присадок. Расход, срабатывание присадок является определяющим процессом снижения ресурса масла. Наиболее важные присадки моторного масла — моющие, диспергирующие и нейтрализующие, расходуются на нейтрализацию кислотных соединений, задерживаются в фильтрах (вместе с продуктами окисления) и разлагаются при высоких температурах. О расходе присадок косвенно можно судить по уменьшению общего щёлочного числа TBN. Кислотность масла повышается вследствие образования кислотных продуктов окисления самого масла и серосодержащих продуктов сгорания топлива. Они реагируют с присадками,щелочность масла постепенно уменьшается что приводит к ухудшению моющих и диспергирующих свойств масла.
Влияние увеличения мощности и форсирования двигателя. Противоокислительные и моющие свойства масла особенно важны при форсировании двигателей. Бензиновые двигатели форсируются путем увеличения степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала, а дизельные — увеличением эффективного давления (в основном при при помощи турбонаддува) и частоты вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения коленчатого вала на 100 оборотов в минуту или при повышении эффективного давления на 0,03 Мпа, температура поршня увеличивается на 3°С. При форсировании двигателей обычно уменьшают их массу, что приводит к увеличению механических и тепловых нагрузок на детали.
Моторные масла «Автомобильные смазочные материалы и специальные жидкости» НПИКЦ, Санкт Петербург. Балтенас, Сафонов, Ушаков, Шергалис.
Отложения в двигателе
Сувеличением вязкости масла количество осадков в двигателе уменьшается.Отложения в двигателе представляют собой липкие мазеобразные веществаот серокоричневого до чёрного цвета, откладывающиеся во время работы вдвигателе, в картере, в клапанной крышке, в маслосистеме и в фильтрах.В основном, это эмульсия воды в масле, загрязненном различнымипримесями. Попадание воды в масло является одной из основных причинобразования отложений. Состав отложений непостоянен и зависит отусловий, при которых он образуется.
Соотношение веществ, входящих в составосадков, может резко меняться, однако их содержание колеблется вследующих пределах (в вес. %):
- Масло...............................50-85,
- Вода.................................5-35,
- Топливо...........................1-7,
- Оксикислоты....................2-15,
- Асфальтены..................... 0,1-1,5,
- Карбены, карбоиды..........2-10,
- Зола..................................1-7.
Наличиеотложений в двигателе представляет большую опасность. Они могутзакупорить маслопроводные каналы, маслоприемник и фильтр. Если приёмникмасляного насоса и маслопроводы будут забиты осадками, то нарушитсянормальная подача масла, в результате чего может произойти выплавлениевкладышей подшипников, задир шеек коленчатого вала и даже авариядвигателя. Если масляный фильтр забит осадком, то к трущимся деталямпоступает неочищенное загрязнённое масло, вследствие чего резкоповышается износ деталей, возникает опасность пригорания поршневыхколец и т.д. При наличии в двигателе осадка качество нового залитогомасла резко ухудшается. Кроме того отложения могут со временемуплотняться и затвердевать так, что от них трудно очистить детали дажемеханическим способом. Поэтому, чем чаще меняется отработанное масло,тем меньше осадкообразование в двигателе. Также на количество осадков вдвигателе влияет вентиляция картера двигателя, т.к. вентиляция изкартера способствует удалению паров воды и газа, прорывающихся изкамеры сгорания. При плохой вентиляции даже применение самых лучшихсортов бензина и масла не спасает от образования отложений.
Необходимоучитывать температурные факторы: влияние температуры воздуха на входе ввпускной коллектор (карбюратор) - с повышением Т? воздуха на входе,осадкообразование в двигателе уменьшается; влияние температурыохлаждающей жидкости: при высокой температуре охлаждающей жидкостивозможность конденсации паров воды в картере меньше, поэтомуосадкообразование в двигателе меньше. Из других факторов оказываетвлияние фракционность горючего: чем тяжелее фракционный составгорючего, тем большее его количество проникает в картер и приводит кросту отложений. При работе двигателя на этилированных бензинах в масловместе с бензином попадает свинец, соединения которого резко ускоряютосадкообразование, также этому способствует плохое смесеобразование исгорание горючего. Поэтому любые меры, улучшающие смесеобразование исгорание горючего, снижают интенсивность осадкообразования. К этому жеэффекту приводит повышение температуры рабочей смеси. В качестве весьмасущественного фактора, влияющего на появление осадков следует указатьрежим работы двигателя: работа на лёгких режимах наиболее опасна, таккак при этом создаются наиболее благоприятные условия дляосадкообразования. Эксплуатация машины с небольшой скоростью, с малыминагрузками, частыми и длительными остановками, работой двигателя нахолостом ходу приводит к пониженным рабочим температурам в двигателе,более сильному загрязнению картерного масла продуктами неполногосгорания горючего, разжижению масла горючим.
Отложения условно можно разделить на следующие виды:
1. Нарушающие циркуляцию масла вследствие забивания сеткимаслоприемников и маслоподводящих каналов, что приводит к недостаточнойсмазке основных узлов трения.
2. Способствующие преждевременному выходу из строя отдельных деталей:
а) отложения на клапанах, что может привести к прогоранию и/или прогару клапанов;
б) отложения в зоне поршневых колец, вызывающие их закоксовывание;
в) отложения нагара в камере сгорания, которые приводят к потеремощности, неуправляемому (калильному) сгоранию и возникновениюдетонации;
г) образованию твердых осадков в картерах, которые, попадая к трущимся поверхностям, вызывают их быстрый износ.
В зависимости от температурных условий деталей все виды отложений можно разбить на 3 основные группы:
1. Высокотемпературные, основная причина образования которых - недостаточная стабильность и низкие моющие свойства масел.
2. Среднетемпературные.
3. Низкотемпературные, образование которых тесно связано с попаданием в масло воды, сажи и несгоревшего топлива.
Механизмобразования высокотемпературных отложений был рассмотрен выше(Закоксовывание поршневых колец. Работа масла в узле трения). Неменьшую опасность для машины представляют и низкотемпературныеотложения. Наиболее интенсивно низкотемпературные отложения образуютсяв условиях коротких ездок с частыми пусками и остановками (городскойцикл), с увеличением длины пробега автомобиля нарушения, связанные собразованием осадков (особенно низкотемпературных), почти полностьюисчезают. В настоящее время масла с моющими присадками, предназначенныедля тяжелых условий работы, получили широкое распространение. Эти маслаудерживают осадки и продукты загрязнения в мелкодисперсном состоянии иуменьшают опасность их выпадения, сохраняют детали двигателя чистыми впроцессе их эксплуатации.
Механизм образования низкотемпературных отложений можно представить в следующем виде:
1. Значительное загрязнение масла продуктами сгорания топлива главнымобразом наблюдается при работе двигателя на холостом ходу и резкоуменьшается при нагрузке двигателя. Можно предположить, что основнойпричиной столь интенсивного загрязнения масла является чрезмернобогатая топливовоздушная смесь.
2. Работа двигателя на низкотемпературном режиме способствует попаданию водяных паров и горючего в картер двигателя.
3. Для снижения интенсивности загрязнения масла температуру в рубашкеохлаждения и масла в картере необходимо поддерживать равной по меньшеймере 70°С.
4. Недостаточно эффективная вентиляция картера способствует загрязнению масла и не позволяет удалять агрессивные продукты.
5. Низкотемпературные осадки представляют собой жидкую мазеобразнуюмассу, выпадающую из масла после превышения его "несущей способности".Большие нагрузки и частота вращения и, соответственно, более высокиетемпературы способствуют превращению жидких осадков в более твердые илипкие отложения.
6. Работа двигателя на переменном режиме ведетк образованию как низкотемпературных осадков, так и высокотемпературныхотложений в зоне поршневых колец.
Предупреждение загрязнений и образования осадков
Интенсивноеобразование отложений может быть причиной неисправностей и отказов вдвигателе, ходовой части и других элементах автомобиля. Прииспользовании масел с низкими эксплуатационными свойствами вфорсированных установках процессы образования как низкотемпературных,так и высокотемпературных отложений проходят с более высокой скоростью.
В связи с этим полезно знать некоторые рекомендации, позволяющиеуменьшить осадкообразование и тем самым продлить срок службы масел иавтомобиля в целом:
1. Важно, чтобы после запуска двигателятемпературу в системе охлаждения как можно быстрее поднять до 60-70°С.Необходимо обеспечить безупречную работу термостата в соответствующихтемпературных условиях.
2. При низких температурах необходимоустановить шторки у радиатора, чтобы уменьшить охлаждение жидкости.Следует предусмотреть возможность изменения утепления радиатора взависимости от температуры воздуха.
3. Для облегчения испарения топлива, удаления топлива и воды из картера температура масла должна быть не ниже 70°С.
4. Поддоны картера очень быстро охлаждаются, поэтому необходимо егоутеплить или установить специальный щиток, предохраняющий поддонкартера от потока холодного воздуха. Полезно также утеплить и клапаннуюкоробку.
5. Внимательно контролировать работу карбюратора и регулировать его. На богатых смесях осадки образуются более интенсивно.
6. Следует:
а) регулярно проверять работу системы зажигания, так как перебои и разрегулировка ее работы способствуют загрязнению масла;
б) не забывать контролировать состояние свечей, зачищать и регулировать контакты между электродами.
7. Проверять состояние и регулировки топливного насоса высокогодавления и форсунок дизеля, следить за состоянием топливных фильтрующихэлементов.
8. Следует избегать длительной работы двигателя нахолостом ходу или прогрева его в холодную погоду. Трогаться с местанеобходимо сразу же, как только установится давление масла (Прогреватьили не прогревать двигатель). При работе на холостом ходу многиедвигатели не удается прогреть в достаточной степени.
9.Контролировать систему вентиляции картера, периодически очищать ее, впротивном случае наблюдается повышенное загрязнение масла.
10.Проверять работу воздушных фильтров; загрязнение воздухоочистителейприводит к обогащению топливовоздушной смеси и уменьшению полнотысгорания.
11. При замене масло следует сливать сразу после остановки двигателя, пока масло и двигатель еще горячие.
12. Смену масла следует производить в такие сроки, чтобы в нем ненакапливались продукты загрязнения в количестве, опасном с точки зренияосадкообразования. При использовании низкокачественных масел необходимочаще менять масло для удаления продуктов загрязнения до образования ихв опасном количестве.
13. Вместе с заменой моторного масла сменить фильтрующий элемент.
14. Необходимо периодически вскрывать картер двигателя для очисткиподдона картера и сетки маслоприемника, не допуская снижения подачимасла к узлам трения (периодическая, но не запоздалая, промывкадвигателя промывочными маслами или жидкостями позволяет этого недопускать). При работе ДВС на маслах низких групп качества желательноэту операцию производить чаще.
15. При появлении на внутреннейповерхности маслозаливной крышки или на масляном щупе капелек воды илибеловатого (пенного) налета следует проверить состояние прокладкиголовки блока и при необходимости заменить ее, чтобы предотвратитьпопадание воды (охлаждающей жидкости) в масляную систему. Следует иметьввиду, что зимой при частых коротких поездках при охлаждении горячегодвигателя на внутренней стороне клапанной крышки образовываетсяконденсат, образуя на ней эмульсию. Со временем, растворяясь в общемобъеме масла в двигателе, она приводит к более быстрому старению масла.
16. Избегать смешивания/доливки моторных масел различных марок, т.к.нельзя однозначно гарантировать их совместимости. Невозможнопредсказать совместимость пакетов присадок, входящих в состав масел(суммарное содержание может достигать более 20%), поскольку базовыемасла в своем большинстве совместимы. Химические вещества, входящие всостав пакета присадок, могут быть несовместимы между собой.Несовместимость может выражаться по-разному: резкое изменениепрозрачности или потемнение масла после их смешивания, вспенивание;расслоение или выпадение осадка; резкое окисление смеси - образование вдвигателе мазеобразных отложений.
Одной из самых больших является накопление в них углеродистых отложений, что ухудшает их работу и даже приводит к серьезным неисправностям. Чаще всего нагар образуется в современных моторах с прямым впрыском бензина. Вот почему это происходит и как это предотвратить.
Откуда нагар?
Образование отложений углерода вызвано многими факторами и характерно для всех типов двигателей внутреннего сгорания - бензиновых и дизельных, безнаддувных и турбированных, с косвенным и прямым впрыском топлива.
Отложения в двигателе возникают в результате неидеального сгорания топливовоздушной смеси. Например, в двигателях с прямым впрыском бензина одной из причин углеродных отложений является сам способ подачи топлива - бензин в этом случае не моет клапана, а идет непосредственно в камеру сгорания . Это вызывает накопление отложений на клапанах и, следовательно, ограничивает со временем доступ кислорода в камеру сгорания, что в свою очередь приводит к неправильному сгоранию топливной смеси.
Если посмотреть на проблему более широко, нетрудно обнаружить и другие косвенные причины появления нагара в двигателях автомобилей. Они связаны с тем, что за последние годы большинство автолюбителей изменили способ использования автомобиля. Сегодня все больше людей эксплуатируют автомобиль как велосипед, общественный транспорт или для короткой прогулки/поездки в магазин.
Чаще всего крупные накапливаются в двигателях транспортных средств, эксплуатируемых в городском режиме, на небольших расстояниях. И неважно, о какой марке и модели идет речь. Важен способ использования автомобиля: низкая скорость, низкие рабочие температуры, использование авто без прогрева двигателя - вот главная формула, гарантирующая быстрое появление нагара в двигателе, - объясняет эксперт «Профмоторсервиса» Владимир Дроздовский.
Плюс добавьте к этому факт, что многие современные бензиновые двигатели сегодня часто оснащены турбонаддувом, а это означает, что турбированный автомобиль в городском режиме чаще всего используется на низких оборотах двигателя. В верхнем же диапазоне оборотов турбомоторы сегодня редко используются в условиях города. Но даже безнаддувные современные моторы с непосредственным прямым впрыском бензина также не стимулируют владельцев ездить на высоких оборотах. Дело в том, что сегодняшние атмосферные двигатели неплохо генерируют высокий крутящий момент на низких оборотах . Соответственно, у автовладельца отпадает необходимость часто ездить на высоких оборотах. Это существенное отличие бестурбинных современных моторов от двигателей 20-летней давности.
К сожалению, из-за более низких оборотов прогреваются дольше (плюс не забывайте, что многие двигатели сегодня алюминиевые, быстро теряющие свою температуру нагрева, в отличие от старых чугунных), а низкие обороты не позволяют естественным образом удалить из двигателя углеродистые отложения. В итоге в силовом агрегате на различных деталях начинают скапливаться отложения.
В прошлом, до 2000 об/мин, было невозможно ездить даже с постоянной скоростью. Сегодня во время ускорения вам не нужно их превышать. Отсюда большое накопление отложений в двигателе.
Еще одна причина образования нагара - это неправильная замена масла и несвоевременное обслуживание двигателя . Например, главным врагом любого двигателя внутреннего сгорания является увеличение интервалов замены моторного масла. Ведь известно, что чем дольше не меняется масло в двигателе, тем больше в нем образуется побочных продуктов. К сожалению, сегодня многие производители намеренно увеличили свои межсервисные интервалы по замене масла. Например, многие автопроизводители увеличили интервалы замены масла с 10 тыс. км до 15 тыс. км (в России).
По их мнению, современная конструкция двигателя, электроника и качество синтетических масел позволяют без вреда двигателю использовать моторное масло в течение 15 тыс. км. Некоторые производители пошли еще дальше, расширив межсервисный интервал до 20 тыс. км. А посмотрите на рекомендации производителей в Европе и вы будете удивлены. Там по сравнению с Россией межсервисные интервалы по замене масла увеличены еще больше - до 25 тыс. км и даже 30 тыс. км!
Но мы уже рассказывали вам, почему не нужно слушать дилера и завод, строго соблюдая рекомендации по замене масла. В большинстве случаев нужно понять, что рекомендации производителей касаются общих легких условий эксплуатации автомобиля. Если же вы используете машину преимущественно в городе, то сразу можете смело снижать рекомендованный максимальный пробег автомобиля до замены масла на 20-30 процентов. Если используете авто на короткие расстояния на недогретом моторе, без колебаний делите рекомендации производителя на два.
Но масло - это полбеды. Сегодня в сложных экономических условиях, когда доходы населения оставляют желать лучшего, а стоимость топлива уже приближается к стоимости 1 литра молока, многие водители стараются сэкономить на техническом обслуживании своих автомобилей, посещая не только неавторизованные неофициальные технические сервисы, но и не очень профессиональных мастеров, работающих в так называемых гаражных автосервисах. Да, это дает возможность автовладельцам неплохо сэкономить на обслуживании и сберечь время. Но есть одна проблема. В таких дешевых гаражных автосервисах у многих автослесарей нет возможности подключить транспортное средство к компьютеру для обновления программного обеспечения автомобиля и для диагностики возможных проблем .
А знаете ли вы, что самой частой причиной образования излишнего нагара в двигателе является необновленное программное обеспечение блока управления двигателем? Ведь из-за этого двигатель машины может работать неправильно, в результате чего происходит неправильное сгорание топливной смеси. А производители часто обновляют программное обеспечение своим автомобилям.
Еще одной из непосредственных причин накопления углеродистых отложений является неправильная синхронизация работы двигателя, за которую отвечает ремень ГРМ/цепь ГРМ. К сожалению, в бензиновых моторах ремень и даже цепь имеют тенденцию растягиваться. Это проблема многих современных двигателей (хорошим примером являются популярные в мире двигатели TSI/TFSI). Если натяжка цепи или ремня ослабевает, происходит рассинхронизация системы газораспределения, что в свою очередь приводит к неправильному сгоранию топливной смеси.
Отсюда делаем вывод: все, что оказывает косвенное или прямое влияние на ход процесса сгорания, является причиной накопления углеродистых отложений в двигателе. Это также относится к некачественному топливу или работе системы зажигания (катушки, и т. д.).
Как предотвратить накопление в двигателе углеродистых отложений?
Вышесказанное позволяет сделать простой общий вывод: вам нужно позаботиться о двигателе вашего автомобиля. Как? Все очень просто. Вам нужно регулярно посещать технический центр. И не только когда пришло время менять масло в двигателе. Желательно заезжать в сервис чаще, проводя компьютерную диагностику. Вы должны рассматривать двигатель вашего автомобиля как целостный механизм, не разделяя его на области, обслуживая каждую по очереди . Таким образом, проверка двигателя не должна ограничиваться заменой масла и фильтра, а должна включать полную диагностику мотора, в том числе обновление программного обеспечения.
Кроме того, чем чаще вы будете подключать машину к компьютеру, тем больше вероятности, что вовремя обнаружите проблемы. Ведь механик не всегда может своевременно понять, что, например, какая-то катушка зажигания начала работать неправильно. Но подключив диагностическое оборудование, он может узнать об этом, прежде чем машина начнет показывать признаки неисправности.
Основные изменения свойств в работающем двигателе происходят по следующим причинам:
высокотемпературные и окислительное воздействие;
механохимические преобразования компонентов масла;
постоянное накопление:
продуктов преобразования масла и его компонентов;
продуктов сгорания топлива;
воды;
продуктов износа
загрязнений, попадающих в виде пыли, песка и грязи.
Окисление.
В работающем двигателе горячее масло постоянно циркулирует и контактирует с воздухом, продуктами полного и неполного сгорания топлива. Кислород воздуха ускоряет окисление масла. Этот процесс происходит быстрее в маслах склонных к пенообразованию. Металлические поверхности деталей выступают в роли катализаторов процесса окисления масла. Масло нагревается, соприкасаясь с нагретыми деталями (в первую очередь, с цилиндрами, поршнями и клапанами), что значительно ускоряет процесс окисления масла. Результатом могут стать твёрдые продукты окисления (отложения).
На характер изменения масла в работающем двигателе оказывают влияние не только химические превращения молекул масла, но и продукты полного и неполного сгорания топлива, как в самом цилиндре, так и прорвавшиеся в картер.
Влияние температуры на окисление моторного масла.
Выделяются два вида температурного режима двигателя:
работа полностью прогретого двигателя (магистральный режим).
работа не прогретого двигателя (частые остановки автомобиля).
В первом случае наблюдается высокотемпературный режим изменения свойств масла в двигателе, во втором - низкотемпературный . Существует множество промежуточных условий работы. При определении уровня качества масла, моторные испытания проводятся как в высокотемпературном, так и в низкотемпературном режимах.
Продукты окисления и изменение характеристик моторного масла.
Кислоты (aсides). Наиболее существенными продуктами окисления масла являются кислоты. Они вызывают коррозию металлов, а на нейтрализацию образующихся кислот расходуются щелочные присадки, вследствие чего ухудшаются диспергирующие и моющие свойства и сокращается ресурс работы масла. Возрастание общего кислотною числа, TAN (totalacidnumber) является основным показателем образования кислот.
Углеродистые отложения в двигателе (carbondeposits). На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла. Различают три вида отложений:
нагар,
лак,
шлам.
Необходимо подчеркнуть, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности. Поэтому износ двигателя и снижение ресурса масла является комплексным показателем качества масла.
Нагар (varnish, carbondeposits) это продукты термической деструкции и полимеризации (crackingandpolymerisation) масла и остатков топлива. Он образуется на сильно нагретых поверхностях (450° - 950°С). Нагар имеет характерный черный цвет, хотя иногда может быть белого, коричневого или другого цвета. Толщина слоя отложении периодически изменяется - когда отложений много, ухудшается отвод тепла, повышается температура верхнего слоя отложений и они сгорают. Меньшее количество отложений образуется в разогретом двигателе, работающем по нагрузкой. По структуре, отложения бывают монолитными,плотными или рыхлыми.
Нагар оказывает отрицательное влияние на работу и состояние двигателя. Отложения в канавках поршня, вокруг колец, препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец (ringsticking)). В результате заклинивания и затруднения движения колец, они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность двигателя падает, возрастает прорыв газов в картер и расход масла. Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров (excessivewear).
Полирование стенок цилиндров (borepolishing) - отложения на верхней части поршней (pistontopland) полируют внутренние стенки цилиндров. Полировка препятствует удержанию и сохраняемости масляной пленки на стенках и значительно ускоряет скорость износа.
Лак (lacquer). Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода. Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня, шатуны и поршневые пальцы, стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла (особенно поршня), снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.
Отложения в камере сгорания (combustionchamberdeposits) образуются из частиц углерода (кокса), в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру. Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры). Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием (preignition). Это создает дополнительные напряжения в двигателе (детонация), что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.
Засорение свечей зажигания (sparkplugfouling). Отложения, скопившиеся вокруг электрода свечи, замыкают искровой промежуток, искра становится слабой, зажигание - нерегулярным. В результате этого снижается мощность двигателя и повышается расход топлива.
Смолы, шлам, смолистые отложения (осадки) (resins, sludge, sludgydeposits) в двигателе шлам образуется в результате:
окисления и других превращений масла и его компонентов;
накопления в масле топлива или продуктов разложения и неполного сгорания;
воды.
Смолистые вещества образуются в масле в результате его окислительных превращений (сшивания окисленных молекул) и полимеризации продуктов окисления и неполного сгорания топлива. Образование смол усиливается при работе недостаточно прогретого двигателя. Продукты неполного сгорания топлива прорываются в картер двигателя при продолжительной работе на холостом ходу или в режиме стоп-старт. При высокой температуре и интенсивной работе двигателя, топливо сгорает полнее. Для уменьшения смолообразования и моторные масла вводятся диспергирующие присадки, которые предотвращают коагуляцию и осаждение смол. Смолы, углеродистые частицы, водяной пар, тяжелые фракции топлива, кислоты и другие соединения конденсируются, коагулируют в более крупные частицы и образуют в масле шлам, т.н. черный шлам (blacksludge).
Шлам (sludge) - это суспензия и эмульсия в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета. Состав картерного шлама:
масло 50-70%
вода 5-15%
продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы - остальное.
В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный
Низкотемпературныйшлам (low temperature sludge). Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам.Образование шлама в картере (sludgeinthesump)является причиной:
возрастания вязкости (загустения) масла (viscosityincrease);
закупоривания каналов системы смазки (blockingofoilways);
нарушение подачи масла (oilstarvation).
Образование шлама в коробке распределительного механизма (rockerbox) является причиной недостаточной вентиляции этой коробки (foulairventing). Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.
Высокотемпературный шлам (hightemperaturesludge). Образуется в результате соединения междусобой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.
В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.
Расход присадок. Расход, срабатывание присадок является определяющим процессом снижения ресурса масла. Наиболее важные присадки моторного масла - моющие, диспергирующие и нейтрализующие, расходуются на нейтрализацию кислотных соединений, задерживаются в фильтрах (вместе с продуктами окисления) и разлагаются при высоких температурах. О расходе присадок косвенно можно судить по уменьшению общего щёлочного числа TBN. Кислотность масла повышается вследствие образования кислотных продуктов окисления самого масла и серосодержащих продуктов сгорания топлива. Они реагируют с присадками,щелочность масла постепенно уменьшается что приводит к ухудшению моющих и диспергирующих свойств масла.
Влияние увеличения мощности и форсирования двигателя. Противоокислительные и моющие свойства масла особенно важны при форсировании двигателей. Бензиновые двигатели форсируются путем увеличения степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала, а дизельные - увеличением эффективного давления (в основном при при помощи турбонаддува) и частоты вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения коленчатого вала на 100 оборотов в минуту или при повышении эффективного давления на 0,03 Мпа, температура поршня увеличивается на 3°С. При форсировании двигателей обычно уменьшают их массу, что приводит к увеличению механических и тепловых нагрузок на детали.
ПРОМЫВКА ДВС.
В процессе эксплуатации автомобиля, даже при использовании высококачественных моторных масел, на внутренних поверхностях двигателя и каналах системы смазки неизбежно образуются вредные углеродистые отложения. При замене масла некоторое количество старого отработавшего моторного масла также неизбежно остается во внутренних полостях двигателя. Поэтому, если свежее моторное масло заливать непосредственно после слива отработанного без предварительной промывки двигателя, моющие присадки вновь залитого масла сразу начнут активно растворять все эти отложения и загрязнения, оставшиеся в двигателе, что в свою очередь может привести к целому ряду крайне негативных последствий: в частности, к частичному забиванию масляного фильтра и, соответственно, снижению эффективности его работы, а также к преждевременнойcработке пакета присадок и утрате моющих свойств свежего моторного масла. Все это самым пагубным образом сказывается на ресурсе двигателя и его мощностных характеристиках. На сегодняшний день необходимость промывки системы смазки при смене моторного масла вполне очевидна, ни у кого не вызывает сомнений и не нуждается в каких-либо дополнительных обоснованиях. В камере сгорания бензинового двигателя, куда поступает топливо-воздушная смесь, происходит ее воспламенение, полное или частичного сгорание, в результате чего образуется нагар. Помимо этого, продукты неполного сгорания топлива являются причиной образования лакового налета на внутренних поверхностях двигателя. Далее большинство продуктов сгорания уходят через выхлопную систему, однако небольшая часть газов прорывается в картер и, соответственно, приходит во взаимодействие с моторным маслом. При этом происходит окисление и разжижение масла, образуются трудно растворимые продукты окисления, которые со своей стороны дополнительно способствуют образованию шлама и иных отложений. В дизельных двигателях, кроме того, вместе с топливом в камеру сгорания попадает сера. В результате окислительных реакций серы, в процессе сгорания топливо-воздушной смеси, образуются вредные отложения, следствием которых становятся коррозия и износ двигателя. Углеродистые отложения, образующиеся на внутренних поверхностях, каналах системы смазки и деталях двигателя, ведут не только к ухудшению теплоотвода, но и к заметному снижению адгезии масла по отношению к трущимся поверхностям, что, соответственно, ухудшает удержание масляной пленки на деталях двигателя в узлах трения.
Причины образования в двигателе отложений и нагара
Использование качественных масел не устраняет проблему закоксованности, поскольку налёт и нагар могут образовываться в моторе по причинам, не связанным с качеством горюче-смазочных:
1. Перегрев двигателя . В результате регулярного перегрева масло стареет быстрее, теряет вязкость и образует полимерные отложения в канавках под поршневыми кольцами, на стенках камеры сгорания, системы смазки и других деталей.
2. Эксплуатация в условиях низких температур . Образующийся при сгорании горючего водяной пар вступает в реакцию с холодным маслом, что приводит к образованию шламов в картере.
3. Городской режим эксплуатации . Короткие поездки и стояние в пробках. При такой эксплуатации двигатель не выходит на нормальный режим работы, и как следствие начинается карбонизация цилиндро-поршневой группы.
4. Несвоевременная замена масла приводит к резкому увеличению отложений, возникающих в следствие процессов его старения.
5. Износ турбокомпрессора , в результате которого в масло начинают попадать горячие выхлопные газы, и свойства масла изменяются.
6. Попадание антифриза в картер при разгерметизации системы охлаждения, что изменяет свойства масла и инициирует процессы его полимеризации.
7. Некачественное топливо . При неполном сгорании топлива, часть его попадает через кольца в картер двигателя и ускоряет процесс старения масла.
8. Образование избыточного количества сажи из-за слабой компрессии или позднего впрыска горючего в дизельных моторах.