1. Condiții de funcționare și funcții ale uleiurilor de motor
Uleiurile pentru motoare sunt proiectate pentru a lubrifia motoarele cu ardere internă care au un număr mare de părți mobile și de frecare.
Motoarele cu ardere internă sunt în mod constant îmbunătățite, în timp ce cer standarde de calitate din ce în ce mai stricte pentru uleiurile de motor. Acest lucru este asociat cu un volum specific cu creșterea puterii de cilindrii motorului, și odată cu creșterea complexității sistemelor de injecție a combustibilului, precum și deteriorarea calității acesteia, precum și cu creșterea sarcinii specifice pe motor, și tendințe de a crește intervalele de înlocuire a uleiului de motor. Volumul rezervorului de ulei a scăzut, ceea ce înseamnă o scădere a volumului de ulei de motor care trebuie umplut.
Cu viteze crescute pe autostrăzi, temperaturile de funcționare ale uleiului cresc. De exemplu, cu o creștere a vitezei de la 80 la 140 km / h, temperatura în iazul de ulei crește de la 100-110 ° C la 13 ° C. Toate acestea au crescut cerințele pentru stabilitatea termică a uleiurilor moderne. Iarna funcționarea mașinii în condiții de călătorii scurte în oraș, având ca rezultat faptul că uleiul de motor este adesea utilizată la temperaturi care nu depășesc 50 ° C, care interferează cu aditivii chimici la uleiul, care depind puternic de temperatura, și crește depunerea de temperatură scăzută.
Uleiul de motor trebuie să îndeplinească următoarele funcții în motor:
1. Lubrifiați piesele, creând o peliculă de ulei subțire puternică pe suprafețe, eliminând frecarea uscată a pieselor de contact, în special în cazul încărcărilor critice;
2. Răciți piesele de încălzire, adică îndepărtați rapid încălzirea locală;
3. Strângeți spațiul dintre cilindru și piston și nu lăsați gazul din camera de combustie să pătrundă în carterul mașinii;
4. spălați produsele de la temperaturi ridicate de pe suprafețele pieselor;
5. Mențineți produsele de oxidare, deteriorare și poluare în stare suspendată sub formă de emulsie, nu le permiteți să se așeze pe suprafețele încălzite ale motorului și să le scoată din zona de frecare;
6. Protejați părțile motorului de coroziune;
7. Neutralizarea acizilor organici care se formează atunci când combustibilul arde și oxidează uleiul.
2. Compoziția uleiurilor de motor
Aditivii sunt substanțe chimice active care îmbunătățesc proprietățile uleiului și formează structura acestuia.
Calitatea uleiurilor de motor depinde de calitatea uleiului de bază. Cu ajutorul aditivilor este posibil să se sporească proprietățile de performanță ale uleiurilor de motor produse din cele mai bune tipuri de uleiuri de bază. Cu toate acestea, în timpul funcționării, în special la sarcini mari, aditivi distruse mai întâi, iar calitatea finală a uleiului de motor, motorul a funcționat la 50% sau mai mult din cauza, determinate de calitatea uleiului de bază. Cu cât este mai bună calitatea uleiului de bază și cantitatea mai mică de aditivi conține ulei, cu atât mai mult își păstrează proprietățile de lucru. Acest lucru explică faptele când două uleiuri de motor de același tip și de calitate, dar producătorii diferiți lucrează în motoare în moduri complet diferite și au revizuiri diferite ale proprietarilor de mașini.
Desigur, consumatorul, cum ar fi vânzătorul, nu poate cunoaște într-adevăr adevărata calitate a uleiului de motor și este forțat să se mulțumească cu informațiile producătorilor de ulei pe care doresc să le prezinte și care, din păcate, nu corespund întotdeauna realității.
3. Proprietățile uleiurilor de motor
Viscozitatea este proprietatea materialului de a rezista curgerii. Aceasta este principala caracteristică a uleiului, a cărui dimensiune face ca alegerea uleiului să fie utilizată. Pe măsură ce crește temperatura, vâscozitatea uleiului scade, adică este diluat. Vezi Fig.3.
Uleiul de motor trebuie să aibă o viscozitate stabilă în toată gama de temperaturi ambiante de operare, de exemplu, de la aproximativ -30 C până la +35 ° C Dependența viscozității modificărilor prin modificările de temperatură reprezintă vâscozitatea (sokraschennoVI, indicele de viscozitate, «viscozitate» - viscozitate).
Cea mai mare valoarea numerică a indicelui de viscozitate, cu atât mai puține schimbări de vâscozitate uleiului cu schimbarea temperaturii, adică structura uleiului rămâne mai stabilă în momentul pornirii motorului la sarcinile maxime. Vezi Fig.4. Distingeți între indicele de vâscozitate al uleiului de bază și indicele de vâscozitate al uleiului de motor. Caracteristicile tehnice, publicate de producătorii de uleiuri, indică indicii de vâscozitate ai produselor finite.
Proprietăți anti-uzură - formarea pe suprafețele lubrifiate a unui film fiabil, care împiedică contactul direct al suprafețelor metalice ale pistoanelor, cilindrilor etc. Contactul direct, așa-numita "frecare uscată", duce la formarea de scoruri, micro-zgârieturi, ceea ce duce la spații mai mari, la reducerea compresiei, la uzură.
Proprietăți antioxidante. Oxidarea este procesul de formare a acizilor din ulei sub influența oxigenului din aer și apă. Procesul de oxidare are caracterul unei reacții în lanț în care începerea oxidării accelerarea particulelor de metale și alte impurități contaminante, care se acumulează în ulei, ca urmare a uzurii componentelor motorului, curățarea insuficientă a aerului, etc. Rezistența la oxidare este mărită prin introducerea de aditivi antioxidanți în compoziția uleiurilor cu un mecanism diferit de acțiune. Proprietățile antioxidante determină în mare măsură rezistența uleiului la îmbătrânire.
Proprietăți anticorozive. În procesul de îmbătrânire, coroziunea uleiurilor de motor crește brusc datorită proceselor de oxidare inevitabile. Proprietățile anticorozive depind în mare măsură de concentrația și eficacitatea aditivilor anticorozivi, antioxidanți.
În procesul de funcționare, uleiul de motor are exact cerințele opuse. Pe de o parte, uleiul trebuie să curgă bine, pătrunzând cel mai subțire sistem motor de canale la orice temperatură, inclusiv iarna, permițând pornirea motorului fără preîncălzire pompa de ulei liber pentru pomparea sistemului de ungere. Pe de altă parte, uleiul trebuie „lipi“ la suprafața metalică, formând o peliculă de lubrifiant solid și evitând frecarea „uscat“, la sarcini maxime și temperatura mediului exterior. Aceasta înseamnă că aceeași cantitate de ulei ar trebui să păstreze vâscozitatea de lucru atât în motorul rece, cât și în motorul fierbinte.
Cerințele pentru stabilitatea viscozității din momentul inițierii motorului la temperatura de funcționare sunt justificate prin separarea uleiurilor prin sezonalitate de utilizare.
Toate uleiurile de sezon îndeplinesc cerințele de vâscozitate ale uneia dintre iarna și unul dintre uleiurile de vară în același timp, adică au o dependență de viscozitate foarte scăzută (vezi figura 4). Indicele de vâscozitate al uleiurilor sezoniere este de 90 - 105 unități, vâscozitatea tuturor sezonului este de 140 - 180 de unități.
Lubrifianții multigrade sunt obținuți prin introducerea în uleiurile de bază a aditivilor speciali de îngroșare care măresc indicele de viscozitate a uleiului și (sau) utilizarea componentelor sintetice ca bază a uleiului. Ca aditiv utilizat aditivi speciali - MFP. Poliizobutilenele, poliakrilstiroly etc. Mecanismul de acțiune bazat pe o schimbare în formele de polimeri macromoleculari în funcție de temperatură. În starea rece a acestor molecule fiind laminate în spirale, nu au nici un efect asupra viscozității uleiului, atunci când sunt încălzite, acestea sunt îndreptate, iar uleiul se ingroasa, sau mai precis, nu devine prea înfundat. Uleiurile, care conțin aditivi vâscoși (până la 10%), numiți îngroșați - sunt soiuri de iarnă și tot sezon. În sistemele de lubrifiere ale motoarelor moderne, acestea sunt uleiurile multigrade îngroșate.
4. Clasificarea uleiurilor de motor prin compoziție.
Uleiuri minerale (minerale)
Uleiul de bază mineral este obținut din ulei printr-o distilare complexă în mai multe etape urmată de purificare cu solvenți selectivi sau hidrotratare. Uleiul de calitate dorită se obține prin îndepărtarea hidrocarburilor sulfurice și aromatice nedorite din materia primă. Tehnologia modernă permite obținerea de ulei mineral de înaltă calitate de cost relativ scăzut, injectivitate mare pentru aditivi, proprietăți bune de lubrifiere pot fi utilizate în toate tipurile de motoare, cu excepția cerințelor care decurg din recomandările producătorului. Dar, pe baza uleiului mineral, este foarte dificil să se dezvolte un material cu un indice de vâscozitate ridicat, atunci când este expus la temperaturi ridicate, uleiurile minerale se descompun suficient de repede pentru a forma depozite și nămoluri.
Uleiurile sintetice pe bază de polyalphaolefine (PAO) sunt derivate din etilenă, care este produsă din gaz natural sau din țiței prin sinteză organică. Se poate spune că moleculele de petrol sunt "construite" din monomeri. În timpul sintezei, este posibil să se creeze uleiuri cu caracteristici predeterminate. Aceste uleiuri nu conțin compuși de sulf, fosfor sau metale. Indicele de vâscozitate depășește 140. Datorită absenței parafinelor, acestea au un punct de curgere scăzut, de regulă sub -40 ° C.
Singurul dezavantaj al uleiurilor sintetice este prețul lor ridicat datorită complexității procesului tehnologic al producției lor.
Uleiuri sintetice pe bază de aer. Un alt tip de uleiuri sintetice sunt uleiurile esențiale. În Europa ele sunt numite Esters. Esterii sunt esterii - produse de neutralizare a acizilor carboxilici de alcooli. Materii prime pentru producție - uleiuri vegetale, de obicei rapiță, mai puțin frecvent - ulei de nucă de cocos.
Esterii au un număr de avantaje față de toate celelalte uleiuri cunoscute.
v În primul rând, moleculele esterilor sunt polare, adică încărcătura electrică în ele este distribuită astfel încât molecula însăși "se lipeste" de metalul pieselor de frecare, ceea ce împiedică metalul să freacă "uscat" metalul.
v În al doilea rând, vâscozitatea esterilor pot fi specificate în stadiul de baze de producție, se elimină necesitatea de aditivi de îngroșare, care sunt distruse rapid în uleiul de motor, sau redusă la minimum, care, la rândul său, prelungește durata de viață a uleiului în motor.
v În al treilea rând, uleiurile pe bază de aer au puncte de turnare foarte scăzute - în intervalul de la -50 о С la -65 о С.
În al patrulea rând, astfel de uleiuri au proprietăți detergente excelente, sunt capabili să dizolve lacurile și depozitele mai bine decât toate celelalte tipuri de uleiuri și, în final, au o volatilitate scăzută.
Utilizarea uleiurilor pe bază de aer limitează costul ridicat al acestora. Producția unei baze eterice este de 5-10 ori mai scumpă decât cea minerală. Prin urmare, unii producători adaugă la compoziția uleiului de motor 1-5% esteri pentru a da peliculei de ulei proprietatea de a "lipi" piesele metalice. Produsele produse în întregime pe baza aerului, reprezintă, de obicei, partea de sus a liniei de produse a companiilor producătoare de produse Hi-end.
Indicele tipic de vâscozitate al diferitelor uleiuri de bază:
Ø Baza minerală: 60-100
Ø Hidrocracking (bază minerală îmbunătățită): 140-160
Ø Bază sintetică bazată pe PAO (polyalphaolefine): 140
Ø bază sintetică pe bază de esteri: 180-200.
Hidrocracarea catalitică este o metodă de obținere a uleiurilor de bază din materii prime petroliere sub influența hidrogenului, a temperaturii ridicate (aproximativ 400 ° C) și a presiunii (
68 atm). În procesul de producție, moleculele inițiale "crack", adică sunt "reconstruite", împărțite în mai mici și mai uniforme, aproape toate parafinele, compușii cu sulf și azot sunt îndepărtați. Spre deosebire de uleiurile minerale obținute prin metoda tradițională, acestea nu au de obicei o culoare, așa că experții numesc uleiurile obținute prin hidrocracare catalitică cu uleiuri albe (figura 7).
Conform proprietăților lor fizico-chimice ale uleiurilor hidrocracare catalitice au avantaje univoce peste uleiurile minerale: coeficienți mari de viscozitate (vâscozitate index VI), temperatură scăzută de curgere, au o rezistență bună la oxidare. Ei sunt în măsură să furnizeze aceeași performanță ca și cea a sintetice pe bază de polialfaolefine, dar pot fi produse în cantități mari și la prețuri comparabile cu prețurile de ulei mineral.
În acest sens, mulți producători de lubrifianți au început să înlocuiască baza sintetică a uleiurilor PAO cu hidrocracare.