Масло в солярку для дизельных двигателей пропорция: Двухтактное масло в дизельное топливо? Помогает или вредит?

как он устроен, его плюсы и минусы :: Autonews

Фото: Shutterstock

adv.rbc.ru

Читайте также

Почему дизельные двигатели стали столь популярными, особенно в Европе, а потом резко впали в немилость? Какие у них главные преимущества и недостатки? Разбираемся во всех подробностях и отвечаем на основные вопросы, возникающие при выборе между бензиновыми и дизельными ДВС.

• Что это
• Отличия от бензинового
• Системы дизеля
• Плюсы
• Минусы
• ТО и ремонт

adv.rbc.ru

Что такое дизельный двигатель

Дизельный двигатель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, в цилиндрах которого топливо воспламеняется при взаимодействии с воздухом, нагретым в результате сжатия. Назван этот тип мотора в честь своего создателя: немецкого инженера Рудольфа Дизеля, который получил на него патент в 1892 году (а первый образец, пригодный к практическому использованию, появился в 1897 году). По сравнению с паровыми двигателями того времени, дизельный был больше и тяжелее, но зато имел более высокий КПД.

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового

И в бензиновом моторе, и в дизельном, происходит примерно следующее. Внутри цилиндра сгорает топливо, образующиеся при этом газы толкают поршень, который через специальный механизм крутит коленвал. Чтобы горение было возможным, в цилиндр подается не только топливо, но и воздух.

В бензиновом двигателе горючее в нужный момент поджигается искрой. А вот в дизеле никаких искр нет — солярка воспламеняется за счет высокой температуры, которая получается при сильном сжатии воздуха в цилиндре. Согласно физическим законам, давление и температура газа — взаимосвязаны.

Упрощенно схему работу дизеля можно описать так. При запуске в цилиндре сжимается воздух, при этом его температура возрастает примерно до 700°C. Далее в цилиндр распыляется дизельное топливо. При такой температуре оно начинает быстро испаряться, после чего его пары воспламеняются. Двигатель начинает работу. Цикл повторяется снова и снова.

В дизельных моторах воздух и горючее подаются в цилиндры раздельно, «по очереди». В бензиновом же необходимо сначала смешать их в определенной пропорции. Кроме того, в бензиновом моторе нужны электрические свечи, которые дают искру, поджигающую смесь бензина с воздухом.

Дизельный двигатель на первый взгляд проще бензинового. Но солярку приходится впрыскивать в цилиндр под очень высоким давлением. Да и сам мотор должен это давление выдерживать, и тут требуются качественные детали и высокое качество сборки.

Почему в дизельных двигателях не используется бензин

Дизельные двигатели работают не на бензине, а на одноименном дизельном топливе, которое часто называют «соляркой». Почему для двух типов двигателей применяется различное топливо? Дело в том, что требования к горючему у бензинового двигателя и дизельного — противоположны.

В первом случае необходима достаточная стойкость к воспламенению, иначе в цилиндрах начнутся «лишние» вспышки, которые приведут к неустойчивой работе движка. Во втором горючее должно воспламеняться легко.

В обычных условиях поджечь бензин факелом легче, чем дизель. Но это связано с более интенсивным выделением у него паров при нагреве. В цилиндрах двигателя быстро испаряются и бензин, и солярка. А вот уже готовые пары солярки воспламеняются быстрее. Поэтому именно солярку нужно использовать в моторах, где горючее поджигается высокой температурой, а не искрой.

👉 Форсунки двигателя: основные виды и частые неисправности

Что будет, если залить в бак неподходящее топливо? Сначала машина заведется как обычно, так как некоторое количество правильного горючего осталось в фильтрах и магистралях системы. Потом, по мере смешивания жидкостей, двигатель будет работать хуже и хуже, упадет мощность, появятся стуки и вибрация. Если неподходящего топлива немного, и оно лишь разбавило правильное, то какое-то время мотор проработает, но после этого потребуется сложный и дорогостоящий ремонт.

Если неподходящего топлива много, то двигатель заглохнет быстро, и тут есть шанс отделаться сменой фильтров и промывкой топливной системы.

Фото: Shutterstock

В отличие от бензина, солярка быстрее начинает застывать и терять текучесть на морозе. «Обычное», летнее дизельное топливо становится вязким уже при –5°C. Поэтому существует зимнее топливо, которое остается жидким дольше: до –35°C, а для холодной местности придумали арктическое топливо (до –50°C). На практике это означает, что осенью в дизельный автомобиль нужно заливать только зимнюю или арктическую солярку, и это еще один повод заправлять дизельные машины лишь на проверенных заправках.

Системы, необходимые для работы дизельного двигателя

Для работы дизельного мотора необходима система, которая обеспечит подачу горючего и воздуха. Рассмотрим их вкратце.

• Топливный бак.
• Топливный насос. Он качает солярку из бака и подает ее в магистраль.
• Топливные фильтры. Очищают горючее от различного мусора.
• Топливный насос высокого давления (ТНВД). Закачивает солярку в цилиндры двигателя, создает большое давление (от нескольких сотен до нескольких тысяч атмосфер).
• Форсунка. Осуществляет распыление горючего в цилиндр.
• Турбокомпрессор. Нагнетает в цилиндры воздух, необходимый для сгорания.
• Воздушный фильтр. Очищает подаваемый в двигатель воздух от пыли.
• Свечи накаливания. Нужны для подогрева холодного двигателя. Без дополнительного подогрева запустить дизель на морозе было бы проблематично. У современных автомобилей свечи при необходимости включаются автоматически после поворота ключа зажигания. Нагрев происходит очень быстро.

Плюсы дизельного двигателя

Из плюсов дизеля с технической точки зрения можно назвать заметно больший — процентов на 15 — КПД. Кроме того, есть и другие достоинства.

• Экономичность. Для многих автолюбителей — это одно из важнейших преимуществ. Дизель может оказаться на 10-20% экономичнее, чем аналогичный бензиновый мотор. Конкретный пример. Рассмотрим два похожих двигателя разных типов, которые ставятся на внедорожник Toyota Land Cruiser Prado.
  Расход дизеля объемом 2,8 л составляет согласно паспортным данным 7,7 л на 100 км пути (в смешанном цикле). 2,7-литровый бензиновый мотор потребляет уже 9,3 л на 100 км.
• Высокий крутящий момент. Тяга у дизеля намного выше, чем у аналогичного бензинового двигателя. Это связано с более высокой степенью сжатия в цилиндрах, а точнее, меньшим объемом сильно сжатого топлива. При таких условиях энергия при сгорании выделяется сразу из всего вещества, что и увеличивает тягу мотора. Причем достигается высокая тяга практически сразу же, на низких оборотах. Для грузовиков и внедорожников тяга на «низах» вообще может быть жизненно необходима: первым нужно начинать движение с грузом, вторым — ползти по грязи, не срывая колеса в пробуксовку.

Фото: Shutterstock

Минусы дизельного двигателя

Теперь рассмотрим недостатки дизеля.

• Меньший рабочий диапазон. На «низах» дизель тянет лучше, но максимальные обороты у него гораздо ниже. Поэтому там, где бензиновый мотор продолжает раскручиваться, дизель требует перехода на высшую передачу.
• Более высокая стоимость. Обычно дизельные автомобили дороже бензиновых (при сравнимой мощности, комплектации и пр). Это обусловлено другой системой питания и наличием такого дорогостоящего узла как ТНВД. Кроме того, сам мотор из-за высокого давления в цилиндрах требует использования более дорогих деталей. Считается, что разница в цене впоследствии окупится благодаря экономичности дизеля, но для этого потребуется время.
• Требования к топливу.
  Дизель требует качественное горючее. Особенно в зимнее время.

ТО и ремонт дизельного двигателя

Дизельный двигатель обладает рядом особенностей, которые обуславливают специфические неисправности и нюансы при проведении ТО.

• Замена свечей накаливания. Обычно делается каждые 40-80 тыс. км пробега.
• Обслуживание и ремонт ТНВД. Насос высокого давления и даже его ремонт может стоить дорого. В бензиновых машинах отсутствует в принципе.
• Обслуживание и ремонт компрессора. Далеко не все бензиновые автомобили имеют компрессор, повышающий давление подаваемого в цилиндры воздуха. А вот для дизельных он необходим почти всегда.
• Более частая замена масла и фильтров в двигателе. 

Учитывая более высокую стоимость ремонта дизеля, при выборе поддержанного автомобиля с таким двигателем следует обратить внимание на следующие признаки. Они могут указывать на необходимость выполнения капитального ремонта мотора.

• Плавающие обороты на холостом ходе.
• Снижение мощности двигателя.
• Повышенный расход топлива.
• Повышенный расход масла.
• Дымление (черный дым из выхлопной трубы).

👉 На воздухе и отходах: чем придется заправлять машины в будущем

Для чего нужно промывать двигатель соляркой?

• 1 Как мыть?
• 2 Стоит или нет?
• 3 Когда есть смысл?
• 4 Видео

Промывку двигателей соляркой можно отнести к старым дедовским методам очистки двигателя. Раньше в арсенале автомобилистов не было настолько разнообразной автохимии, которая могла бы избавить двигатель от нагара и шлама в системе смазки, поэтому находчивые автомобилисты пользовались, чем придется.

Выбор механиков пал на солярку по двум причинам:

• во-первых, она являлась растворителем и могла убрать загрязнения с деталей мотора;
• во-вторых, дизельное топливо отличается жирностью, что помимо прочего помогает ему выступать в качестве смазки.

Как мыть?

Для промывки двигателя соляркой необходимо смешать дизтопливо с самым простым минеральным маслом в пропорции 1:1. Далее нужно слить отработанное масло и влить в маслозаливную горловину получившуюся смесь для очистки двигателя. На импровизированной промывке мотор должен отработать 15 минут на холостых оборотах, затем ее также нужно слить и залить свежее масло.

Для повышения эффективности процедуры некоторые автомеханики рекомендуют повторить процедуру еще раз, но без солярки, т. е. дать поработать мотору 15-20 минут на холостых оборотах на простом минеральном масле, затем его снова слить и залить хороший продукт.

Стоит или нет?

В первую очередь стоит понимать, что солярка полностью из двигателя не сольется. Она останется в каналах системы смазки и в дальнейшем вступит в контакт со свежим смазочным материалом, что непременно приведет к снижению его эксплуатационных свойств.

В отличие от современных промывочных масел и «пятиминуток» солярка не содержит диспергирующих присадок, которые сохраняют всю отмытую грязь во взвешенном состоянии и выводят ее вместе с отработанным составом. В результате все, что намыло дизтопливо остается лежать в масляных каналах, забивая их и провоцируя масляное голодание.

Когда есть смысл?

Промывать двигатель соляркой имеет смысл в двух случаях. Первый – это разборка двигателя. В этой ситуации механик вручную разбирает мотор на детали и протирает каждую из них соляркой, вручную удаляя все отложения.

Второй – это попадание антифриза в систему смазки. Такая ситуация встречается не часто и обычно бывает спровоцировано трещиной в головке блока цилиндров. Через образовавшийся зазор охлаждающая жидкость опадает в горячее масло и вступает  ним в химическую реакцию, вследствие которой образуется осадок в виде эмульсии. Обычные промывки и очистители не могут справиться с этой жижей, а солярка окажется как раз кстати.

Решившемуся на промывку мотора соляркой автомобилисту следует очень ответственно подойти к этому процессу и соблюдать пропорции. Также опытные автомобилисты советуют после промывки двигателя дизтопливом повторить процедуру еще раз, используя в качестве промывочного масла простую минералку или полусинтетику.

Расскажите нам в комментариях о том, как Вы промываете двигатель своего автомобиля, возможно это пригодится нашим читателям. Так же подписывайтесь на наш канал в

ДЗЕНЕ.

Видео

Поделиться с друзьями:

Масла для дизельных двигателей большой мощности: разработки и тенденции

Основной движущей силой с 1990 года для разработки всех коммерческих классификаций дизельных моторных масел класса «С» API (например, CF-4, CG-4 и т. д.) является озабоченность по поводу воздействия выбросов дизельных двигателей на окружающую среду.

Цифра 4 указывает на то, что они относятся к 4-тактным дизельным двигателям. В 1997 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) приняло строгие стандарты выбросов как для NO _X и выбросы твердых частиц с целью сокращения выбросов до 0,2 грамма на час тормозной мощности (г/л.с.-ч) для NO

X и 0,01 г/ч.с. для выбросов твердых частиц к 2010 году для дорожных дизельных двигателей.

Для дальнейшего контроля выбросов Агентство по охране окружающей среды также установило более низкие пределы содержания серы в дизельном топливе, которое используется для дорожных (15 частей на миллион серы в 2006 г. ) и внедорожных транспортных средств (500 частей на миллион серы в 2007 году, 15 частей на миллион серы в 2010 году). Потребительский спрос на масла с более длительным сроком службы и обеспокоенность по поводу повышения температуры двигателя и масляного картера из-за того, что современные и будущие конструкции двигателей соответствуют этим стандартам выбросов, еще больше стимулировали разработку новых категорий моторных масел.

Моторные масла Разработки и тенденции
С 1 января 2007 г. дизельные двигатели для дорожных транспортных средств должны соответствовать более жестким стандартам выбросов NO

X (1,2 г/л.с.-ч) и твердых частиц (ТЧ) (0,01 г/л.с.-ч). В течение следующих трех лет выбросы NO _X будут снижаться до стандарта 2010 года, упомянутого выше. Это положение о поэтапном вводе позволяет производителям двигателей сконцентрироваться на сокращении NO _X . Начиная с 2006 года уровень содержания серы в дорожном топливе снизился до 15 частей на миллион, потому что даже относительно небольшое количество серы увеличивает выбросы твердых частиц в выхлопных газах.

Рис. 1. Дизельный сажевый фильтр2

Чтобы достичь этих пределов выбросов, OEM-производители используют комбинацию рециркуляции охлажденных отработавших газов (EGR) с более высокими скоростями и устройств доочистки отработавших газов, таких как каталитические сажевые фильтры и катализаторы окисления. Это привело к появлению нового поколения моторных масел, которые обеспечивают долговечность системы контроля выбросов, предотвращают отравление катализатора и блокировку сажевого фильтра, но при этом обеспечивают оптимальную защиту от поршневых отложений, окислительного загущения, снижения расхода масла, высокотемпературной стабильности, свойств обработки сажи. , пенообразование и потеря вязкости из-за сдвига.

Чтобы обеспечить эти аспекты, Американский институт нефти (API) объединил усилия с OEM-производителями и Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM) для разработки новой классификации масел для дизельных двигателей на 2007 год, обозначенной как API CJ-4.

Стратегии проектирования выбросов на 2007 г.
Cummins, Detroit Diesel, International-Navistar, Mack и Volvo North America использовали усиленную систему рециркуляции отработавших газов (от 30 до 35 процентов), закрытую вентиляцию картера и уловители дизельных частиц для удаления сажи и других твердых частиц.

Компания Caterpillar использует передовую технологию снижения выбросов при сгорании (ACERT), усовершенствованный процесс сгорания, называемый впуском чистого газа (CGI), закрытую вентиляцию картера и сажевые фильтры. CGI использует дистанционную систему рециркуляции отработавших газов, закрытую систему вентиляции картера и систему сажевого фильтра с активной регенерацией.

CGI всасывает чистый инертный выхлопной газ, не содержащий сажи, после сажевого фильтра, а затем подает чистый газ во впускную систему. Этот чистый газ не вызывает износа двигателя, а низкая температура газа во впускном коллекторе CGI способствует снижению NO 9.0005 X выбросов. В сажевом фильтре используется технология фильтрации со стенками. Регенерация необходима для активации процесса окисления, устраняющего сажу, скапливающуюся вдоль входных стенок фильтра.

Для облегчения регенерации отработавшие газы нагреваются вспомогательными средствами. Процесс регенерации происходит только тогда, когда это необходимо. Для двигателей Caterpillar мощностью 500 л.с. или менее потребуется один дизельный сажевый фильтр. Двигатели мощностью 550 л.с. и более потребуют двойных сажевых фильтров.1

Все OEM-производители выбрали закрытую вентиляцию картера для удаления вредных паров, образующихся в картере. Эти пары выбрасываются во впускную систему двигателя (обычно через впускной коллектор), где они сгорают в процессе сгорания, а не выбрасываются в атмосферу.

Рисунок 2. Одноступенчатый PDPF3

Дизельные сажевые фильтры
Дизельные сажевые фильтры (DPF), иногда называемые ловушками, которые напоминают большие глушители, представляют собой устройства последующей обработки, используемые для удаления 90 процентов твердых частиц из выхлопных газов дизельных двигателей. Это пористые фильтры, обычно изготовленные из высокотемпературной керамической структуры или плотно упакованных керамических и металлических волокон (рис. 1 и 2).

Дизельные сажевые фильтры физически улавливают твердые частицы в выхлопных газах дизеля и предотвращают их выброс из выхлопной трубы, позволяя выхлопным газам выходить. Чтобы предотвратить засорение сажевых фильтров, собранные частицы, такие как сажа, должны быть удалены из фильтра путем сжигания их при повышенных температурах. Этот процесс известен как регенерация.

Регенерация, которая может выполняться либо периодически, либо непрерывно, включает либо использование электрических нагревателей, пассивное тепло от выхлопных газов, либо впрыск небольшого количества дизельного топлива в поток выхлопных газов в фильтры для полного сжигания собранных твердых частиц. Любые оставшиеся остатки и пепел выдуваются против потока выхлопных газов в контейнер-уловитель для утилизации.

Эти ловушки необходимо периодически очищать, чтобы предотвратить засорение сажевых фильтров. Встроенная система диагностики отслеживает состояние сажевого фильтра и управляет регенерацией. Если необходима регенерация, а автомобиль простаивает, бортовые диагностические системы активируют бортовые преобразователи топлива, которые преобразуют дизельное топливо в более богатое водородом топливо с более горячим горением, что сигнализирует оператору о начале регенерации.

Альтернативой бортовой регенерации является очистка дизельных сажевых фильтров на станции техобслуживания. EPA требует, чтобы сажевые фильтры проработали не менее 150 000 миль, прежде чем им потребуется очистка. Выбросы двигателя должны соответствовать пробегу в 435 000 миль.

Влияние стратегий выбросов
Двигатели 2007 года будут стоить дороже. Прогнозируется, что дизельные сажевые фильтры и соответствующее оборудование увеличат цену нового грузовика на 6000–10 000 долларов. Ожидается, что обслуживание дизельного сажевого фильтра, которое может потребоваться каждые 150 000 миль, будет стоить 150 долларов или меньше каждый раз. Дизельное топливо с ультрасернистым содержанием серы (15 частей на миллион) будет стоить дороже, будет иметь более низкое теплосодержание (BTU), что приведет к увеличению расхода топлива и может привести к преждевременному выходу из строя форсунки из-за недостаточной смазывающей способности.

Двигатели 2007 года будут генерировать больше сажи и испытывать более высокие пиковые температуры цилиндров из-за более высоких уровней рециркуляции отработавших газов. Это приведет к перегреву двигателя и потребует моторного масла с улучшенной стойкостью к окислению.

Для защиты устройств доочистки моторное масло должно иметь более низкое содержание сульфатной золы, серы и фосфора, но при этом обеспечивать оптимальную защиту от поршневых отложений, окислительного загущения, расхода масла, высокотемпературной стабильности, свойств обработки сажи, пенообразования и потеря вязкости при сдвиге.

API CJ-4
API CJ-4 представляет собой последнюю серию улучшений моторных масел для дизельных двигателей большой мощности. Разработка API CJ-4 была завершена в 2006 г. и завершена как API CJ-4 для лицензирования 15 октября 2006 г.

Для обеспечения защиты устройств доочистки впервые были установлены химические ограничения для масел для дизельных двигателей большой мощности. Химические ограничения для API CJ-4 касаются содержания сульфатной золы, фосфора и серы в моторном масле, обычно называемого SAPS. Эти химические пределы включают следующее:

• 1,00% максимум сульфатной золы (в соответствии с ASTM D874)

• максимум 0,12% фосфора (в соответствии с ASTM D4951)

• максимум 0,40% серы (согласно ASTM D4951 или ASTM D2622)

В дополнение к этим химическим ограничениям для API CJ-4 был установлен предел летучести, составляющий максимум 13 процентов, как определено методом испытаний на летучесть NOACK ASTM D5800.

SAPS содержатся в компонентах (присадках и базовых маслах) в рецептурах моторных масел или получены из них. Эти различные компоненты используются для обеспечения увеличенных интервалов замены масла, сохранения щелочного числа (BN) и для защиты от износа, окисления, коррозии и поршневых отложений. Хотя SAPS обеспечивают значительные преимущества в производительности, они могут вызвать проблемы в конструкциях двигателей, соответствующих требованиям 2007 года, и в будущих конструкциях, необходимых для соответствия требованиям по выбросам 2010 года, если они слишком высоки.

Наибольшую озабоченность по поводу надлежащего функционирования двигателя с выбросами, соответствующего требованиям 2007 года, вызывает влияние сульфатной золы на устройства последующей обработки, такие как дизельные сажевые фильтры.

Зола сульфатная
Термин сульфатная зола относится к количеству металлических элементов в моторных маслах, которые в основном получены из моющих и противоизносных присадок моторного масла. Эти пакеты присадок содержат несколько компонентов на основе металлов, таких как кальций, магний, цинк и т. д. Поскольку невозможно достичь 100-процентного уплотнения между поршневыми кольцами, определенное количество моторного масла попадет в зону сгорания.

Когда моторное масло попадает в камеру сгорания и сгорает, его остаток образует золу. Этот пепельный материал способствует образованию отложений в головке головки над поршневым кольцом, а также отложений в кольцевых канавках. Эти отложения могут привести к трению гильзы цилиндра и стать причиной нарушения свободного хода поршневых колец.

В конечном счете, при нарушении контакта гильзы цилиндра с кольцом может возникнуть высокий расход масла.4 В дополнение к этим отложениям неорганические соединения из присадок к смазочному маслу могут окисляться во время сгорания и образовывать частицы оксида металла. Эти частицы могут уноситься вниз по потоку с выхлопными газами и собираться на сажевом фильтре.

Эти частицы золы не могут быть удалены регенерацией фильтра, поскольку они не горючи. По мере накопления частиц золы они приводят к засорению фильтра, что увеличивает противодавление в двигателе, увеличивая расход топлива и снижая мощность. Накопление частиц золы также требует более частой очистки сажевых фильтров с помощью механических средств, таких как сжатый воздух или гидропульсация.

Содержание сульфатной золы в моторном масле также напрямую связано со способностью моторного масла нейтрализовать кислоту (BN), потому что большая часть BN моторного масла поступает из металлосодержащих моющих присадок. Как правило, чем выше щелочное число моторного масла, тем выше его зольность и выше его способность предотвращать кислотную коррозию в двигателе. К счастью, при обязательном использовании дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы в дорожных условиях коррозия из-за содержания серы в топливе потребует меньше контроля BN и, следовательно, более низкого содержания золы.

Рисунок 3. Влияние SAPS на сажевые фильтры

Источник серы и его воздействие
Масла для дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации состоят примерно на 75-85 процентов из базового масла, а остальная часть состоит из систем присадок. Концентрация серы в базовом масле может варьироваться от нуля (синтетические базовые жидкости, такие как ПАО) до 0,5 процента по массе (базовые масла группы I).

Содержание серы в базовом масле может быть снижено с помощью методов гидроочистки и гидрокрекинга на нефтеперерабатывающих заводах до уровня от менее 0,1 до менее 0,3 процента по весу. Используемые системы добавок также являются основными источниками серы. Серосодержащие присадки, используемые в рецептуре масел для дизельных двигателей большой мощности, включают детергенты, противоизносные присадки (преимущественно из дитиофосфата цинка, ZDTP или ZDDP), ингибиторы коррозии, модификаторы трения и антиоксиданты.

По оценкам EPA, любое количество серы от 1 до 7 частей на миллион может попасть в выхлоп дизельного двигателя, когда моторное масло попадает в камеру сгорания и сгорает. Оценка наихудшего случая в 7 частей на миллион основана на номинальном расходе дизельного топлива и масла для тяжелых транспортных средств, равных 6 милям на галлон и 1 кварте на 2000 миль соответственно.

При нормальной работе только небольшой процент моторного масла, потребляемого открытой вентиляцией картера большегрузных дизелей, проходит мимо колец и сгорает в камере сгорания. Остаток израсходованного масла теряется в результате испарения, выбрасываясь через трубку вентиляции картера, и не сгорает. Если моторное масло, содержащее

Если в двигателе, соответствующем стандарту 2007 г., использовалось максимальное содержание серы более 0,4% для API CJ-4, закрытая система вентиляции картера собирала испарившееся масло и пропускала его через поток выхлопных газов.5,6,7

Попадая в поток выхлопных газов, сера может снижать эффективность сажевых фильтров, отравляя катализаторы. Это отравление катализатора может увеличить превращение оксидов серы в сульфаты, что увеличивает выбросы твердых частиц и накопление твердых частиц. Накопление твердых частиц может привести к снижению производительности двигателя из-за повышенного противодавления и, в конечном итоге, к выходу из строя ловушки.

Чтобы очистить серу, когда она отравляет катализаторы, она снижает их чувствительность и блокирует активные центры на катализаторах. Это приводит к тому, что оксиды серы превращаются в твердые частицы сульфатов, что увеличивает выбросы твердых частиц, а также приводит к накоплению твердых частиц в устройствах доочистки.

Рисунок 4. Рыночные сценарии Северной Америки до 2009 г.

Источник фосфора и воздействие
Основным источником фосфора в маслах для дизельных двигателей большой мощности является противоизносный агент дитиофосфат цинка (ZDDP). Фосфор также поступает из ингибиторов коррозии, модификаторов трения, ингибиторов коррозии и антиоксидантов. Как правило, до 2007 года масла для дизельных двигателей большой мощности типа CI-4 Plus содержали от 0,11 до 0,15 процента по весу фосфора. Новые масла CJ-4 имеют максимальное содержание фосфора 0,12%.

Попадая в поток выхлопных газов, фосфор может снизить эффективность и дезактивировать катализаторы на основе благородных металлов, покрывая и накапливаясь на активных участках катализатора, вызывая необратимые повреждения, которые накапливаются с течением времени. В результате повышенные уровни вредных выбросов, таких как NO _X , окись углерода и углеводороды, проходят через каталитический нейтрализатор без изменений, что приводит к повышенному уровню выбросов NO _X , CO и углеводородов.

Изменение парадигмы в технологии моторных масел
Одной из целей API CJ-4 была обратная совместимость с составами масел старых классификаций API CI-4 и CI-4 Plus. Однако ограничение SAPS привело к изменению парадигмы в технологии моторных масел. Снижение уровня зольности с нормативных 1,3% до 1,5% до обязательного максимума 1,0% и дополнительное снижение содержания серы в базовом масле и присадках до максимум 0,4% потребует замены традиционных металлосодержащих присадок на альтернативные. химические вещества с низким содержанием металлов, серы и в некоторых случаях беззольные.

Использование этих альтернативных химических присадок снизило щелочное число моторного масла до уровня в диапазоне от 8 до 10. Это снижение щелочного числа может сократить интервалы замены масла в дизельных двигателях внедорожной техники, в которых по-прежнему будет разрешено использовать дизельное топливо с низким содержанием серы (500 ppm). максимум) до 2010 года. Ожидается, что для дорожных дизельных двигателей это снижение BN не повлияет на текущие интервалы замены масла, поскольку использование дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (максимум 15 частей на миллион) будет уравновешивающим фактором в уравнении интервала замены масла. .

Эти факторы могут привести к дифференциации двух разных моторных масел: одно для внедорожных дизельных двигателей, а другое для дизельных двигателей для шоссейных дорог (рис. 4) в течение следующих нескольких лет. Кроме того, ожидается, что некоторые OEM-производители потребуют минимальных значений BN в зависимости от области применения, в которой используются их двигатели.

CJ-4 можно использовать с топливом с содержанием серы 500 частей на миллион, которое будет использоваться в дизельном топливе для бездорожья с 2007 по 2010 год, но может быть сокращение интервалов замены масла по сравнению с предыдущими маслами.

Чтобы соответствовать пределу API CJ-4 в 0,12 процента фосфора, количество ZDTP, используемого в рецептуре масел для дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации, было уменьшено. Это снижение ZDTP потребует использования альтернативных беззольных противоизносных присадок для защиты клапанного механизма от износа.

Снижение содержания серы до максимума 0,4 процента наряду с ограничениями летучести NOACK максимум в 13 процентов и необходимостью повышения устойчивости к окислению из-за повышенного термического напряжения, воздействующего на моторное масло в результате использования высоких скоростей рециркуляции отработавших газов и последующей обработки, привели к более широкое использование базовых масел Группы II, Группы III и Группы IV.

Рисунок 5. Технология двигателей будущего 2010

Обратная совместимость
ASTM требует обратной совместимости с существующими моторными маслами API CI-4 и CI-4 Plus для классификации API CJ-4. Для обеспечения совместимости с предыдущими версиями используется комбинация существующих лабораторных и стендовых испытаний двигателей CI-4 и CI-4 Plus в сочетании с испытаниями новой последовательности двигателей, в которых используется дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы. Тесты новой последовательности двигателей для API CJ-4 включают следующее:

• Mack T-12 — Этот 300-часовой тест измеряет способность моторного масла защищать от износа силового цилиндра, загущения сажи, коррозии подшипников и окисления при высоких рабочих температурах и высокой скорости EGR.

• Caterpillar C-13 — Этот 500-часовой тест основан на модифицированном шоссейном 6-цилиндровом 445-сильном двигателе C-13 с технологией ACERT и закрытой вентиляцией картера. Тест измеряет способность моторного масла защищать от чрезмерного расхода масла и образования поршневых отложений.

• Cummins ISB — В этом испытании используется дизельный двигатель Cummins 5,9 л средней мощности ISB, оснащенный системой рециркуляции отработавших газов и сажевым фильтром. Это 350-часовое двухэтапное испытание предназначено для оценки способности моторного масла предотвращать износ ползункового механизма клапана и совместимости с системами очистки отработавших газов.

• Cummins ISM — это 200-часовое четырехэтапное испытание оценивает способность моторного масла защищать четырехтактные дизельные двигатели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением, оснащенные системой рециркуляции отработавших газов, от износа клапанного механизма, износа цилиндров и гильз, засорения фильтров и образования отложений. образование в условиях сажи.

Технология двигателя на 2010 год
В 2010 году выбросы дизельных двигателей на шоссе будут дополнительно снижены до 0,2 г/л.с.-ч для NO _X , а выбросы твердых частиц останутся на уровне 0,01 г/л.с.-ч. Уровни выбросов дизельных двигателей при движении по дорогам в сочетании с обязательным использованием дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы для внедорожных дизельных двигателей, начиная с июня 2010 года, приведут к дальнейшим изменениям конструкции двигателей и использованию дополнительных технологий доочистки, а также использованию Современная технология дизельных сажевых фильтров. Дополнительные устройства доочистки, которые будут использоваться:

• бедная NO _X катализаторы (LNC)

• бедная NO _X ловушки (LNT)

• NO _X катализаторы восстановления при хранении (NSRC)

• Катализаторы DeNOX

• № _X поглотители

• селективное каталитическое восстановление (SCR)

• катализаторы окисления дизельного топлива (DOC)

Использование этих устройств для последующей обработки приведет к дополнительным химическим ограничениям на будущие масла для дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации, чтобы обеспечить совместимость с катализаторами. Это приведет к разработке новой классификации моторных масел для дизельных двигателей, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, что потребует тщательного балансирования для обеспечения долговечности существующих двигателей, при этом обеспечивая совместимость с последующей обработкой и срок службы.

Эта новая классификация моторных масел должна быть введена в действие и готова к использованию к концу 2009 года. Ожидается, что API совместно с OEM-производителями и ASTM начнет работу над PC-11 (возможно, будет называться API CK). -4) где-то в конце 2007 или начале 2008 года.

Каталожные номера

1. Компания Caterpillar представляет технологию ACERT® для дорожных двигателей в 2007 году.

2. Джим Галлиган. «Двигатели 2007 года, все дело в сажевом фильтре». Журнал Light & Medium Duty Trucking , июнь 2005 г., с. 22.

3. Джим Галлиган. «Двигатели 2007 года, все дело в сажевом фильтре». Журнал Light & Medium Duty Trucking , июнь 2005 г., с. 28.

4. Дэвид Макфолл. «Бесконечные препятствия для SAPS и выбросов». Смазочные материалы и смазки , май 2005 г.

5. Шон Уиткэр. «Масла для дизельных двигателей, совместимые с катализаторами». Презентация DECSE Phase II на семинаре DOE/NREL «Изучение масел для дизельных двигателей с низким уровнем выбросов». 31 января 2000 г.

6. Агентство по охране окружающей среды США; Декабрь 2000 г. Анализ регулирующего воздействия: стандарты для двигателей и транспортных средств большой мощности и требования по контролю содержания серы в дорожном дизельном топливе. Глава III, с. 96-98 EPA 420-R-00-26 Отдел оценки и стандартов, Управление транспорта и качества воздуха США по охране окружающей среды.

7. «Промежуточный отчет № 4 по Этапу 1; Дизельные сажевые фильтры — Заключительный отчет». Программа контроля выбросов серы в дизельных двигателях (DECSE). Январь 2000 г.

Об авторе

Четыре смертоносных загрязнения масла для дизельных двигателей

Некоторые загрязняющие вещества важно контролировать и анализировать, поскольку они являются основной причиной преждевременной деградации масла и отказа двигателя. Другие загрязняющие вещества являются симптомами состояния активного отказа, требующего не только замены масла, но и других действий.

Например, повреждение уплотнения, приводящее к разжижению топлива или загрязнению гликолем, нельзя устранить путем замены масла или перехода на смазку более высокого качества. Такие загрязняющие вещества, основанные на признаках, также являются основными причинами, которые способствуют возникновению новых отказов. Значение анализа масла для раннего выявления проблем само собой разумеется.

Любое из описанных ниже загрязнителей способно вызвать преждевременный или даже внезапный отказ двигателя. Я исключил загрязнение грязью из списка, потому что в предыдущей колонке я рассказывал о отказах двигателя, вызванных частицами.

Стоит отметить, что проблемы более выражены, когда существуют комбинации загрязнений, такие как высокая концентрация сажи при использовании гликоля или высокая концентрация сажи при разбавлении топливом. Существует множество путей отказа и последовательной последовательности событий. Тысячи дизельных двигателей ежегодно преждевременно выходят из строя из-за наличия в моторном масле гликоля, топлива, сажи и воды.

Гликоль

Гликоль попадает в моторные масла дизельных двигателей в результате выхода из строя уплотнений, пробитых прокладок головок, трещин в головках цилиндров, коррозионных повреждений и кавитации. Одно исследование обнаружило гликоль в 8,6% из 100 000 протестированных образцов дизельных двигателей. Отдельное исследование 11 000 дальнемагистральных грузовиков выявило высокие уровни гликоля в 1,5 процентах образцов и незначительное количество гликоля в 16 процентах образцов. Ниже приведены некоторые риски, связанные с загрязнением гликолем:

• Всего 0,4 процента охлаждающей жидкости, содержащей гликоль, в дизельном моторном масле достаточно для коагуляции сажи и возникновения состояния выгрузки, приводящего к образованию шлама, отложений, ограничению потока масла и засорению фильтра.

• Согласно одному исследованию, загрязнение гликолем приводит к увеличению скорости износа в 10 раз по сравнению с загрязнением только водой.

• Гликоль вступает в реакцию с масляными присадками, вызывая осаждение. Например, важная противоизносная присадка в моторных маслах, диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP), будет образовывать продукты реакции и закупоривать фильтры, когда масло загрязнено гликолем. Это также приводит к потере противоизносных и антиокислительных характеристик.

• Гликоль привел к холодному заклиниванию двигателей.

• Этиленгликоль окисляется до агрессивных кислот, включая следующие: гликолевую кислоту, щавелевую кислоту, муравьиную кислоту и угольную кислоту. Эти кислоты вызывают быстрое падение щелочности масла (основное число), что приводит к незащищенной коррозионной среде и окислению базового масла.

• Масляные шарики (абразивные сферические загрязнения) образуются в результате реакции моющих присадок на основе сульфоната кальция (присутствует почти во всех моторных маслах) и загрязнения гликолем. Эти шарики являются известной причиной повреждения подшипников картера и других поверхностей трения в двигателе.

• Загрязнение гликолем существенно увеличивает вязкость масла, что ухудшает смазку и охлаждение масла.

Разбавление топливом

Частые запуски двигателя, чрезмерная работа на холостом ходу и холодная работа могут привести к умеренным проблемам с разжижением топлива. Сильное разбавление (превышение двух процентов) связано с утечкой, проблемами с топливными форсунками и снижением эффективности сгорания. Это симптомы серьезных заболеваний, которые невозможно устранить заменой масла. Согласно одной ссылке, 0,36 процента от общего расхода топлива попадает в картер. К проблемам, связанным с разжижением топлива, относятся:

• Разбавление дизельным топливом в холодных условиях эксплуатации может вызвать образование парафина. Во время запуска это может привести к низкому давлению масла и голоданию.

• Дизельное топливо переносит ненасыщенные ароматические молекулы в моторное масло, которые являются прооксидантами. Это может привести к преждевременной потере основного числа (потеря защиты от коррозии) и окислительному загущению моторного масла, вызывая отложения и умеренное голодание.

• Разбавление топливом может снизить вязкость моторного масла, скажем, с 15W40 до 5W20. Это разрушает критическую толщину масляной пленки, что приводит к преждевременному износу зоны сгорания (поршень, кольца и вкладыш) и износу подшипников картера.

• Разжижение топлива из-за неисправных форсунок обычно вызывает вымывание масла на гильзы цилиндров, что ускоряет износ колец, поршней и цилиндров. Это также приводит к сильному прорыву газов и повышенному расходу масла (обратный прорыв газов).

• Сильное разбавление топливом снижает концентрацию присадок к маслу и, следовательно, снижает их эффективность.

• Разбавление топлива биодизелем может привести к более серьезным проблемам, чем обычно, по сравнению с дизельным топливом, очищенным сырой нефтью. Эти проблемы включают устойчивость к окислению, проблемы с засорением фильтров, образование отложений и летучесть, приводящую к отложениям в картере.

Сажа

Сажа является побочным продуктом сгорания и присутствует во всех моторных маслах для дизельных двигателей, находящихся в эксплуатации. Он достигает двигателя различными путями прорыва газов во время работы двигателя. Хотя наличие сажи является нормальным явлением и ожидается для определенного количества миль или часов работы моторного масла, концентрация и состояние сажи могут быть ненормальными, сигнализируя о проблеме с двигателем и/или о необходимости замены масла. Ниже приведены некоторые вопросы, связанные с загрязнением сажей:

• Эффективность сгорания напрямую связана со скоростью образования сажи. Неправильный угол опережения зажигания, забитый воздушный фильтр и чрезмерный кольцевой зазор приводят к высокому содержанию сажи. Проблемы со сгоранием не решаются заменой масла.

• Новые дизельные двигатели, рассчитанные на более низкие выбросы, имеют более высокое давление впрыска. Это соответствует повышенной чувствительности к абразивному износу (например, от сажи) между коромыслом, валом и подшипником коромысла и может привести к заклиниванию коромысла. Новые блоки рециркуляции отработавших газов (EGR) на дизельных двигателях увеличивают количество и абразивность образования сажи.

• Вязкость увеличивается с содержанием сажи. Однако высокая диспергирующая способность, присущая некоторым современным моторным маслам, может еще больше увеличить вязкость с сажей. Высокая вязкость соответствует проблемам с холодным пуском и риску масляного голодания.

• Сажа и шлам в двигателях откладываются или отделяются от масла в следующих областях, которые представляют риск для надежности двигателя, включая коробки коромысел, клапанные крышки, масляные поддоны и рулевую колонку.

• Отложения на поверхностях двигателя снижают эффективность сгорания и экономию топлива/масла.

• Сажа счищает защитные противоизносные мыльные пленки в граничных зонах, таких как зоны кулачка и кулачкового толкателя.

• Углеродный домкрат из-за скопления сажи и шлама за поршневыми кольцами в канавках может вызвать быстрый износ колец и стенок цилиндров. Это может привести к поломке или серьезному повреждению колец в условиях холодного пуска.

Вода

Вода является одним из самых разрушительных загрязнителей в большинстве смазочных материалов. Он воздействует на присадки, вызывает окисление базового масла и препятствует образованию масляной пленки. Низкий уровень загрязнения водой является нормальным для моторных масел. Высокие уровни проникновения воды заслуживают внимания и редко устраняются заменой масла. Ниже приведены некоторые дополнительные примечания о загрязнении воды:

• Длительная работа на холостом ходу в зимнее время вызывает конденсацию воды в картере, что приводит к потере щелочного числа и коррозионному воздействию на поверхности, окислению масла и т. д.

• Эмульгированная вода может удалять отмершие присадки, сажу, продукты окисления и шлам. Под действием потока масла эти шарообразные скопления шлама могут вывести из строя фильтры и ограничить подачу масла к подшипникам, поршням и клапанной колодке.

• Вода резко увеличивает коррозионный потенциал обычных кислот, содержащихся в моторном масле.

Период развития отказа

Период развития разрушения для этих загрязнителей может значительно различаться. Большинство отказов с внезапной смертью из-за умеренного уровня загрязнения обычно имеют один или несколько отягчающих факторов (комбинированный эффект).