Charakterystyka olejów silnikowych
Zawartość
Charakterystyka olejów silnikowych pokazać, jak olej zachowuje się w różnych warunkach temperaturowych i obciążeniowych, a tym samym pomóc właścicielowi samochodu w prawidłowym doborze płynu smarującego do silnika spalinowego. Tak więc przy wyborze warto zwrócić uwagę nie tylko na oznakowanie (mianowicie lepkość i tolerancje producentów samochodów), ale także na parametry techniczne olejów silnikowych, takie jak lepkość kinematyczna i dynamiczna, liczba zasadowa, zawartość popiołu siarczanowego , zmienność i inne. Dla większości właścicieli samochodów te wskaźniki w ogóle nic nie mówią. A W rzeczywistości ukrywają jakość oleju, jego zachowanie pod obciążeniem i inne dane operacyjne.
Dowiesz się więc szczegółowo o następujących parametrach:
- Lepkość kinematyczna;
- Lepkość dynamiczna;
- wskaźnik lepkości;
- zmienność;
- zdolność koksowania;
- zawartość popiołu siarczanowego;
- liczba alkaliczna;
- Gęstość;
- temperatura zapłonu;
- temperatura płynięcia;
- Dodatki;
- Dożywotni.
Główne cechy olejów silnikowych
Przejdźmy teraz do parametrów fizykochemicznych, które charakteryzują wszystkie oleje silnikowe.
Główną właściwością jest lepkość, dzięki której określa się możliwość zastosowania produktu w różnych typach silników spalinowych. Można ją wyrazić w jednostkach lepkości kinematycznej, dynamicznej, warunkowej i właściwej. Stopień ciągliwości materiału silnika określają dwa wskaźniki - lepkość kinematyczna i dynamiczna. Te parametry, wraz z zawartością popiołu siarczanowego, liczbą zasadową i wskaźnikiem lepkości, są głównymi wskaźnikami jakości olejów silnikowych.
Lepkość kinematyczna
Wykres zależności lepkości od temperatury oleju silnikowego
Lepkość kinematyczna (wysoka temperatura) jest podstawowym parametrem eksploatacyjnym dla wszystkich rodzajów olejów. Jest to stosunek lepkości dynamicznej do gęstości cieczy w tej samej temperaturze. Lepkość kinematyczna nie wpływa na stan oleju, określa charakterystykę danych temperaturowych. wskaźnik ten charakteryzuje wewnętrzne tarcie kompozycji lub jej odporność na własny przepływ. Opisuje płynność oleju w temperaturach roboczych +100°C i +40°C. Jednostki miary - mm² / s (centiStokes, cSt).
Mówiąc prościej, wskaźnik ten pokazuje lepkość oleju od temperatury i pozwala oszacować, jak szybko będzie gęstnieć, gdy temperatura spadnie. W sumie im mniej olej zmienia swoją lepkość wraz ze zmianą temperatury, tym wyższa jakość oleju.
Lepkość dynamiczna
Lepkość dynamiczna oleju (bezwzględna) pokazuje siłę oporu płynu oleistego, która występuje podczas ruchu dwóch warstw oleju oddalonych od siebie o 1 cm, poruszających się z prędkością 1 cm/s. Lepkość dynamiczna jest iloczynem lepkości kinematycznej oleju i jego gęstości. Jednostkami tej wartości są sekundy Pascal.
Mówiąc najprościej, pokazuje wpływ niskiej temperatury na opór rozruchowy silnika spalinowego. A im niższa lepkość dynamiczna i kinematyczna w niskich temperaturach, tym łatwiej układowi smarowania będzie pompować olej w niskich temperaturach, a rozrusznikowi będzie obracać koło zamachowe ICE podczas zimnego rozruchu. Duże znaczenie ma również wskaźnik lepkości oleju silnikowego.
Wskaźnik lepkości
Szybkość spadku lepkości kinematycznej wraz ze wzrostem temperatury charakteryzuje się wskaźnik lepkości obrazy olejne. Wskaźnik lepkości ocenia przydatność olejów do danych warunków pracy. w celu określenia wskaźnika lepkości porównaj lepkość oleju w różnych temperaturach. Im jest ona wyższa, tym lepkość w mniejszym stopniu zależy od temperatury, a co za tym idzie, tym lepsza jest jego jakość. W skrócie, Wskaźnik lepkości wskazuje „stopień rozcieńczenia” oleju.. Jest to wielkość bezwymiarowa, tj. nie jest mierzony w żadnych jednostkach - to tylko liczba.
Im niższy indeks lepkość oleju silnikowego im bardziej olej się rozrzedza, tj. grubość filmu olejowego staje się bardzo mała (dzięki czemu występuje zwiększone zużycie). Im wyższy wskaźnik lepkość oleju silnikowego, mniej oleju się rozrzedza, tj. zapewniona jest grubość filmu olejowego niezbędna do ochrony powierzchni trących.
Oleje o wysokim indeksie zapewniają pracę silnika spalinowego w szerszym zakresie temperatur (środowiska). W konsekwencji zapewnia się łatwiejszy rozruch silnika spalinowego wewnętrznego spalania w niskich temperaturach i wystarczającą grubość filmu olejowego (a tym samym ochronę silnika spalinowego wewnętrznego spalania przed zużyciem) w wysokich temperaturach.
Wysokiej jakości mineralne oleje silnikowe mają zwykle wskaźnik lepkości 120-140, półsyntetyczny 130-150, syntetyczny 140-170. Wartość ta zależy od zastosowania w składzie węglowodorów i głębokości oczyszczania frakcji.
Tutaj potrzebna jest równowaga, a przy wyborze warto wziąć pod uwagę wymagania producenta silnika oraz stan jednostki napędowej. Jednak im wyższy wskaźnik lepkości, tym szerszy zakres temperatur, w których olej może być używany.
Odparowanie
Parowanie (zwane również lotnością lub odpadem) charakteryzuje ilość masy płynu smarującego, która wyparowała w ciągu godziny w temperaturze +245,2°C i ciśnieniu roboczym 20 mm. rt. Sztuka. (± 0,2). Zgodny ze standardem ACEA. Mierzone jako procent masy całkowitej, [%]. Odbywa się to za pomocą specjalnego aparatu Noack zgodnie z ASTM D5800; DIN 51581.
Niż wyższa lepkość oleju, ma mniejszą lotność według Noaka. Konkretne wartości lotności zależą od rodzaju oleju bazowego, tj. ustawione przez producenta. Uważa się, że dobra lotność mieści się w zakresie do 14%, chociaż w sprzedaży znajdują się również oleje, których lotność sięga 20%. W przypadku olejów syntetycznych wartość ta zwykle nie przekracza 8%.
Ogólnie można powiedzieć, że im niższa wartość lotności Noacka, tym mniejsze wypalenie oleju. Nawet niewielka różnica - 2,5 ... 3,5 jednostki - może wpłynąć na zużycie oleju. Bardziej lepki produkt spala się mniej. Dotyczy to zwłaszcza olejów mineralnych.
Zwęglenie
W prostych słowach pojęcie koksowania to zdolność oleju do tworzenia w swojej objętości żywic i osadów, które, jak wiadomo, są szkodliwymi zanieczyszczeniami w płynie smarującym. Wydajność koksowania zależy bezpośrednio od stopnia jego oczyszczenia. Wpływa na to również to, jaki olej bazowy został pierwotnie użyty do stworzenia gotowego produktu, a także technologia produkcji.
Optymalnym wskaźnikiem dla olejów o wysokim poziomie lepkości jest wartość 0,7%. Jeśli olej ma niską lepkość, odpowiednia wartość może mieścić się w zakresie 0,1 ... 0,15%.
Zawartość popiołu siarczanowego
Zawartość popiołu siarczanowego w oleju silnikowym (popiół siarczanowy) jest wskaźnikiem obecności w oleju dodatków, w skład których wchodzą organiczne związki metali. Podczas pracy smaru powstają wszelkie dodatki i dodatki - wypalają się, tworząc sam popiół (żużel i sadza), który osadza się na tłokach, zaworach, pierścieniach.
Zawartość popiołu siarczanowego w oleju ogranicza zdolność oleju do akumulacji związków popiołu. Wartość ta wskazuje, ile soli nieorganicznych (popiołu) pozostaje po spaleniu (odparowaniu) oleju. Mogą to być nie tylko siarczany ("straszą" właścicieli samochodów, samochody z silnikami aluminiowymi, które "boją się" kwasu siarkowego). Zawartość popiołu mierzy się jako procent całkowitej masy kompozycji, [% masy].
Ogólnie rzecz biorąc, osady popiołu zatykają filtry cząstek stałych i katalizatory benzynowe. Dzieje się tak jednak w przypadku znacznego zużycia oleju ICE. Należy zauważyć, że obecność kwasu siarkowego w oleju jest znacznie bardziej krytyczna niż zwiększona zawartość popiołu siarczanowego.
W składzie olejów pełnopopiołowych ilość odpowiednich dodatków może nieznacznie przekroczyć 1% (do 1,1%), w olejach średniopopiołowych - 0,6...0,9%, w olejach niskopopiołowych - nie więcej niż 0,5% . Odpowiednio, im niższa ta wartość, tym lepiej.
Oleje niskopopiołowe tzw. Low SAPS (oznaczone zgodnie z ACEA C1, C2, C3 i C4). Są najlepszą opcją dla nowoczesnych pojazdów. Zwykle stosowany w samochodach z systemem oczyszczania spalin oraz samochodach zasilanych gazem ziemnym (z LPG). Krytyczna zawartość popiołu dla silników benzynowych wynosi 1,5%, dla silników wysokoprężnych 1,8%, a dla silników wysokoprężnych dużej mocy 2%. Warto jednak zauważyć, że oleje o niskiej zawartości popiołu nie zawsze mają niską zawartość siarki, ponieważ niską zawartość popiołu uzyskuje się dzięki niższej liczbie zasadowej.
Dodatki popiołu pełnego, są to również Full SAPA (z oznaczeniem ACEA A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5). Negatywnie wpływają na filtry DPF, a także istniejące katalizatory trójstopniowe. Takie oleje nie są zalecane do stosowania w silnikach wyposażonych w systemy środowiskowe Euro 4, Euro 5 i Euro 6.
Wysoka zawartość popiołu siarczanowego wynika z obecności w składzie oleju silnikowego dodatków detergentowych zawierających metale. Takie składniki są niezbędne, aby zapobiec osadzaniu się węgla i nalotu na tłokach oraz nadać olejom zdolność neutralizacji kwasów, charakteryzujących się ilościowo liczbą zasadową.
Numer bazowy
Wartość ta charakteryzuje, jak długo olej może neutralizować szkodliwe dla niego kwasy, które powodują zużycie korozyjne części silnika spalinowego i sprzyjają powstawaniu różnych nagarów. Do neutralizacji stosuje się wodorotlenek potasu (KOH). Odpowiednio liczba zasadowa jest mierzona w mg KOH na gram oleju, [mg KOH/g]. Fizycznie oznacza to, że ilość wodorotlenku jest w efekcie równoważna pakietowi dodatków. Tak więc, jeśli dokumentacja wskazuje, że całkowita liczba zasadowa (TBN - Total Base Number) wynosi na przykład 7,5, oznacza to, że ilość KOH wynosi 7,5 mg na gram oleju.
Im wyższa liczba zasadowa, tym dłużej olej będzie w stanie neutralizować działanie kwasów.powstają podczas utleniania oleju i spalania paliwa. Oznacza to, że będzie można go używać dłużej (chociaż inne parametry również wpływają na ten wskaźnik). Niskie właściwości detergentowe są niekorzystne dla oleju, ponieważ w takim przypadku na częściach utworzy się nieusuwalny osad.
Podczas pracy oleju w silniku spalinowym liczba alkaliczna nieuchronnie spada, a dodatki neutralizujące ulegają zużyciu. Taka redukcja ma dopuszczalne granice, poza którymi olej nie będzie w stanie ochronić się przed korozją przez związki kwasowe. Jeśli chodzi o optymalną wartość liczby bazowej, wcześniej uważano, że dla benzynowych ICE będzie to około 8 ... 9, a dla silników Diesla - 11 ... 14. Jednak nowoczesne formuły smarów mają zazwyczaj niższe liczby zasadowe, do 7 a nawet 6,1 mg KOH/g. Należy pamiętać, że w nowoczesnych ICE nie używaj olejków o liczbie bazowej 14 lub wyższej.
Niska liczba zasadowa w nowoczesnych olejach jest sztucznie wytwarzana w celu dostosowania do aktualnych wymagań środowiskowych (EURO-4 i EURO-5). Tak więc podczas spalania tych olejów w silniku spalinowym powstaje niewielka ilość siarki, co ma pozytywny wpływ na jakość spalin. Jednak olej o niskiej liczbie zasadowej często nie chroni wystarczająco dobrze części silnika przed zużyciem.
Oznacza to, że optymalny SC nie zawsze musi być liczbą maksymalną lub minimalną.
gęstość
Gęstość odnosi się do gęstości i lepkości oleju silnikowego. Określane w temperaturze otoczenia +20°C. Jest mierzony w kg/m³ (rzadko w g/cm³). Pokazuje stosunek całkowitej masy produktu do jego objętości i bezpośrednio zależy od lepkości oleju i współczynnika ściśliwości. Jest determinowany przez olej bazowy i dodatki bazowe, a także silnie wpływa na lepkość dynamiczną.
Jeśli parowanie oleju jest wysokie, gęstość wzrośnie. I odwrotnie, jeśli olej ma niską gęstość, a jednocześnie wysoką temperaturę zapłonu (to znaczy niską wartość lotności), można sądzić, że olej jest produkowany na wysokiej jakości syntetycznym oleju bazowym.
Im wyższa gęstość, tym gorzej olej przechodzi przez wszystkie kanały i szczeliny w silniku spalinowym, przez co obrót wału korbowego staje się trudniejszy. Prowadzi to do zwiększonego zużycia, osadów, osadów węgla i zwiększonego zużycia paliwa. Ale niska gęstość smaru jest również zła - z tego powodu powstaje cienka i niestabilna warstwa ochronna, jej szybkie wypalanie. Jeśli silnik spalinowy często pracuje na biegu jałowym lub w trybie start-stop, lepiej jest użyć mniej gęstego płynu smarującego. A przy dłuższym ruchu przy dużych prędkościach - bardziej gęsty.
Dlatego wszyscy producenci olejów stosują się do zakresu gęstości produkowanych przez nich olejów w zakresie 0,830….0,88 kg/m³, gdzie tylko skrajne zakresy są uważane za najwyższą jakość. Ale gęstość od 0,83 do 0,845 kg/m³ jest oznaką estrów i PAO w oleju. A jeśli gęstość wynosi 0,855 ... 0,88 kg / m³, oznacza to, że dodano zbyt wiele dodatków.
Temperatura zapłonu
Jest to najniższa temperatura, w której opary rozgrzanego oleju silnikowego w określonych warunkach tworzą mieszankę z powietrzem, która wybucha po podniesieniu płomienia (pierwszy błysk). W punkcie zapłonu olej również się nie zapala. Temperatura zapłonu jest określana przez podgrzanie oleju silnikowego w otwartym lub zamkniętym naczyniu.
Jest to wskaźnik obecności frakcji niskowrzących w oleju, który determinuje zdolność kompozycji do tworzenia osadów węglowych i wypalania się w kontakcie z gorącymi częściami silnika. Wysokiej jakości i dobry olej powinien mieć jak najwyższą temperaturę zapłonu. Nowoczesne oleje silnikowe mają temperaturę zapłonu przekraczającą +200°C, zwykle +210…230°C i wyższą.
Punkt krzepnięcia
Wartość temperatury w stopniach Celsjusza, gdy olej traci swoje właściwości fizyczne, charakterystyczne dla cieczy, czyli zamarza, staje się nieruchoma. Ważny parametr dla kierowców mieszkających na północnych szerokościach geograficznych i dla innych właścicieli samochodów, którzy często uruchamiają silnik spalinowy „na zimno”.
Chociaż w rzeczywistości, ze względów praktycznych, wartość temperatury płynięcia nie jest używana. Aby scharakteryzować działanie oleju na mrozie, istnieje inna koncepcja - minimalna temperatura pompowania, czyli minimalna temperatura, w której pompa olejowa jest w stanie wpompować olej do układu. I będzie nieco wyższy niż temperatura płynięcia. Dlatego w dokumentacji warto zwrócić uwagę na minimalną temperaturę pompowania.
Jeśli chodzi o temperaturę krzepnięcia, powinna ona być o 5...10 stopni niższa od najniższych temperatur, w jakich pracuje silnik spalinowy. Może wynosić od -50°C do -40°C i tak dalej, w zależności od określonej lepkości oleju.
Dodatki
Oprócz tych podstawowych właściwości olejów silnikowych, można również znaleźć dodatkowe wyniki badań laboratoryjnych na zawartość cynku, fosforu, boru, wapnia, magnezu, molibdenu i innych pierwiastków chemicznych. Wszystkie te dodatki poprawiają działanie olejów. Chronią przed otarciami i zużyciem silnika spalinowego, a także przedłużają pracę samego oleju, zapobiegając jego utlenianiu lub lepiej utrzymując wiązania międzycząsteczkowe.
Siarka - ma właściwości ekstremalnego ciśnienia. Fosfor, chlor, cynk i siarka - właściwości przeciwzużyciowe (wzmacniają film olejowy). Bor, molibden - zmniejszają tarcie (dodatkowy modyfikator dla maksymalnego efektu zmniejszenia zużycia, zadrapań i tarcia).
Ale oprócz ulepszeń mają też przeciwne właściwości. mianowicie osadzają się w postaci sadzy w silniku spalinowym lub dostają się do katalizatora, gdzie gromadzą się. Na przykład w przypadku silników wysokoprężnych z DPF, SCR i konwerterami magazynowymi wrogiem jest siarka, a w przypadku konwertorów utleniających fosfor. Ale dodatki detergentowe (detergenty) Ca i Mg tworzą popiół podczas spalania.
Właściwości ochronne dodatków zależą od metod produkcji i jakości surowców, dlatego ich ilość nie zawsze jest wyznacznikiem najlepszej ochrony i jakości. Dlatego każdy producent samochodów ma własne ograniczenia dotyczące stosowania w konkretnym silniku.
Żywotność
W większości samochodów olej zmienia się w zależności od przebiegu samochodu. Jednak w przypadku niektórych marek płynów smarujących na kanistrach data ich ważności jest bezpośrednio wskazana. Wynika to z reakcji chemicznych zachodzących w oleju podczas jego eksploatacji. Wyrażana jest zwykle jako liczba miesięcy ciągłej pracy (12, 24 i Long Life) lub liczba kilometrów.
Tabele parametrów oleju silnikowego
Dla kompletności informacji przedstawiamy kilka tabel, które dostarczają informacji o zależności niektórych parametrów oleju silnikowego od innych lub od czynników zewnętrznych. Zacznijmy od grupy olejów bazowych zgodnych ze standardem API (API – American Petroleum Institute). Tak więc oleje są podzielone według trzech wskaźników - wskaźnika lepkości, zawartości siarki i udziału masowego węglowodorów naftenoparafinowych.
| Klasyfikacja API | I | II | III | IV | V |
|---|---|---|---|---|---|
| Zawartość węglowodorów nasyconych, % | > 90 | > 90 | PAO | Etery | |
| Zawartość siarki, % | > 0,03 | ||||
| Wskaźnik lepkości | 80 ... 120 | 80 ... 120 | > 120 |
Obecnie na rynku dostępnych jest wiele dodatków do oleju, które w pewien sposób zmieniają jego właściwości. Na przykład dodatki zmniejszające ilość spalin i zwiększające lepkość, dodatki przeciwcierne, które czyszczą lub wydłużają żywotność. Aby zrozumieć ich różnorodność, warto zebrać informacje o nich w formie tabeli.
| Grupa nieruchomości | Rodzaje dodatków | Powołanie |
|---|---|---|
| Ochrona powierzchni części | Detergenty (detergenty) | Chroni powierzchnie części przed tworzeniem się na nich osadów |
| Dyspergatory | Zapobiegają osadzaniu się produktów zużycia silnika spalinowego i degradacji oleju (minimalizuje tworzenie się szlamu) | |
| Odporność na zużycie i ekstremalne ciśnienie | Zmniejsz tarcie i zużycie, zapobiegaj zacieraniu i zacieraniu | |
| Przeciw powstawaniu rdzy | Zapobiegaj korozji części silnika | |
| Zmień właściwości oleju | depresyjny | Zmniejsz temperaturę zamarzania. |
| Modyfikatory lepkości | Rozszerz zakres temperatur zastosowania, zwiększ wskaźnik lepkości | |
| Ochrona oleju | Przeciwpieniący | Zapobiegaj tworzeniu się piany |
| przeciwutleniacze | Zapobiegaj utlenianiu oleju |
Zmiana niektórych parametrów oleju silnikowego wymienionych w poprzednim rozdziale ma bezpośredni wpływ na pracę i stan silnika spalinowego samochodu. Można to wyświetlić w tabeli.
| Indeks | Trend | powód | Parametr krytyczny | Co wpływa |
|---|---|---|---|---|
| wytrzymałość | wzrasta | Produkty utleniania | 1,5-krotny wzrost | Właściwości początkowe |
| Punkt krzepnięcia | wzrasta | Woda i produkty utleniania | Nie | Właściwości początkowe |
| Numer bazowy | Zmniejsza się | Działanie detergentowe | Zmniejsz o 2 razy | Korozja i skrócona żywotność części |
| Zawartość popiołu | wzrasta | Dodatki alkaliczne | Nie | Pojawienie się osadów, zużycie części |
| Zanieczyszczenia mechaniczne | wzrasta | Produkty zużycia sprzętu | Nie | Pojawienie się osadów, zużycie części |
Zasady doboru oleju
Jak wspomniano powyżej, wybór jednego lub drugiego oleju silnikowego powinien opierać się nie tylko na odczytach lepkości i tolerancjach producentów samochodów. Ponadto istnieją również trzy obowiązkowe parametry, które należy wziąć pod uwagę:
- właściwości smarne;
- warunki pracy oleju (tryb pracy ICE);
- cechy konstrukcyjne silnika spalinowego.
Pierwszy punkt w dużej mierze zależy od tego, jaki rodzaj oleju jest syntetyczny, półsyntetyczny lub całkowicie mineralny. Pożądane jest, aby płyn smarujący miał następujące właściwości użytkowe:
- Wysokie właściwości dyspergująco-stabilizujące detergenty i solubilizujące w stosunku do nierozpuszczalnych pierwiastków w oleju. Wspomniane cechy pozwalają szybko i łatwo oczyścić powierzchnię części roboczych silnika spalinowego z różnych zanieczyszczeń. Dodatkowo dzięki nim łatwiej jest oczyścić części z brudu podczas ich demontażu.
- Zdolność do neutralizacji działania kwasów, dzięki czemu zapobiega nadmiernemu zużyciu części silnika spalinowego i zwiększa jego całkowity zasób.
- Wysokie właściwości termiczne i termiczno-oksydacyjne. Są potrzebne do skutecznego chłodzenia pierścieni tłokowych i tłoków.
- Niska lotność, a także niskie zużycie oleju na odpady.
- Brak zdolności do tworzenia piany w dowolnym stanie, nawet na zimno, nawet na gorąco.
- Pełna kompatybilność z materiałami, z których wykonane są uszczelki (najczęściej guma olejoodporna) stosowanymi w układzie neutralizacji gazów, a także w innych układach silników spalinowych.
- Wysokiej jakości smarowanie części silników spalinowych w każdych, nawet krytycznych warunkach (podczas mrozu lub przegrzania).
- Możliwość bezproblemowego przepompowywania elementów układu smarowania. Zapewnia to nie tylko niezawodną ochronę elementów silnika spalinowego, ale także ułatwia rozruch silnika spalinowego w chłodne dni.
- Nie wchodzenie w reakcje chemiczne z metalowymi i gumowymi elementami silnika spalinowego podczas jego długiego przestoju bez pracy.
Wymienione wskaźniki jakości oleju silnikowego są często krytyczne, a jeśli ich wartości są poniżej normy, to jest to obarczone niedostatecznym smarowaniem poszczególnych części silnika spalinowego, ich nadmiernym zużyciem, przegrzaniem i tym zwykle prowadzi do zmniejszenia zasobów zarówno poszczególnych części, jak i całego silnika spalinowego.
każdy kierowca powinien okresowo monitorować poziom oleju silnikowego w skrzyni korbowej, a także jego stan, ponieważ od tego zależy bezpośrednio normalna praca silnika spalinowego. Jeśli chodzi o wybór, należy go przeprowadzić, opierając się przede wszystkim na zaleceniach producenta silnika. Otóż powyższe informacje o właściwościach fizycznych i parametrach olejków z pewnością pomogą w dokonaniu właściwego wyboru.
