Износване на моторните масла

Произвеждането на едно модерно моторно масло е едно начинание с изключително висока прецизност. От момента, в който базовото масло влиза в технологичната линия на обработване, до момента, в който крайният продукт се съхранява, е необходим прецизен контрол на температурата, на налягането и на продължителността на всеки етап на производство на лубриканта. Сложното оборудване, използвано за производството му, „приема“ постоянно нежелани компоненти от маслото. Някои, с изключителна точност количества желани компоненти, се добавят през конкретни периоди. През цялото време на този процес, се изисква изключително голямо внимание за избягване на замърсяването на продукта. В действителност са необходими изключителни усилия, за да бъдат произведени масла, които да осигуряват високо ниво на смазване на двигателите от всякакъв тип и при всякакви работни условия и условия на околната среда. При такъв широк обхват на спецификации за работа, е необходимо маслото, което се рафинира, да покрива изключително точни условия, като вискозитет, индекс на вискозитет, точка на втечняване, точка на възпламеняване, точка на пожар, пепел, въглероден остатък, цвят и устойчивост на окисление и корозия.

Когато едно ново масло се изважда от опаковката си, за да се добави в двигателя, минава през напълно контролирана среда в завода производител, в един напълно неконтролируем „химичен завод“, двигателя. Има малка вероятност за контролиране на температурата, на налягането, на времето или нивото на замърсяване в двигателя. Маслото се подлага на температури под нулата и много пъти до 1.500° F (816°C) по стените на цилиндрите, както и на налягания като атмосферното такова до хиляда либри на квадратен инч при лагерите. Продължителността, през която маслото се излага в тази неконтролирана среда, зависи много просто от желанието на потребителя, във връзка, разбира се, с условията на работа и периодите за смяната му.

В допълнение към промените във времето, температурата и налягането, маслото сега се излага на много голямо разнообразие от елементи на замърсяване. Изгарянето на бензина или дизела само по себе си, произвежда армия от химични вещества, които намират своя път, за да се свържат с маслото. Когато се изгаря около литър бензин, се произвежда съответно около един литър вода. Изгарянето създава също и азотни оксиди от въздуха и тези оксиди могат да генерират киселини. Малки количества карбонови киселини, сулфати и сяро- съдържащи киселини (LEAD SULFATE) хлорни и бромни съединения, както и други сложни съединения, могат да бъдат създадени. Ако горенето не е пълно, се създават ацеталдехиди и при удар или взрив се създават допълнителни сложни реакции. По време на горенето, неизгорелият или частично изгорял въглерод, създава също твърди частици, които стават още по-тежки, когато сместа от въздух и гориво е по-богата.

Повечето от тези елементи изчезват от двигателя през ауспуха, но малка част от тях преминава в камерата на коляновия вал, явление, наречено blow – by. Някои горива също създават други нежелани продукти на разлагане. Тези продукти не само замърсяват маслото, но може и да пречат на работата на ресорите и естествено да повлияят сериозно на чистотата на двигателя.

Замърсяване се предизвиква още и от остатъците от горивото, които стигат до камерата на коляновия вал, по време на работата на студен двигател. Прахът и мръсотията намират път към маслото. Водата, химичните съединения, остатъците от гориво, прахът, мръсотията и въздухът в камерата на коляновия вал се смесват напълно с маслото, поради движението на вътрешните части на двигателя. Маслото само започва да се износва, заради окисляване. Дори ако това бъде възпрепятствано от високото му качество, високите температури ще ускорят окисляването му. Цялото това химично съединение произвежда продукти, така наречените производни при окисляването на маслото, които сами по себе си са вредни за двигателя. С това продължително развитие в широк диапазон от скорости и температури между интервалите за смяна на лубриканта, не трябва да се предизвиква съмнение, тъй като маслото действително се изчерпва след известно време и няма да има свойството на лубрикант. Нека да разгледаме и някои категории условия на работа на двигателя, както и влиянието, което имат веществата и съединенията, които замърсяват с цел поддържане на минимално ниво на контрол. Не е възможно да елиминираме напълно замърсяването на маслото, нито разбира се да избегнем влиянието на температурата и времето. Въпреки това, възможно е да сведем до минимум въздействието им до известна степен и по този начин да удължим живота на маслото.


РАБОТА ПРИ НИСКИ ТЕМПЕРАТУРИ

Работата на двигателите през зимните месеци с чести спирания и тръгвания, със значителни интервали, когато двигателят е включен, но превозното средство е неподвижно и много скоро разстоянията на непрекъснато движение, налагат условия на ниски температури в камерата на коляновия вал. При такива условия, охлаждащата течност най-вероятно няма да надвиши 50°C, тъй като и маслото в коляновия вал вероятно няма да достигне тази температура. Когато двигателят запали в студено време, малки парчета от остатъци от гориво влизат в горивната камера в относително течна форма и „измиват“ стените на цилиндрите. Изгарянето в този случай е нестабилно. Замърсяването от водата и други продукти от изгарянето е също по-голямо, когато двигателят работи в студена околна среда, заради свиването на студените стени на цилиндрите. Тук, следва да се подчертае, че условията на работа при ниска температура не означава непременно и изключително студено време. Много пъти, дори и в по-топлите месеци, в много области на страната се наблюдават същите проблеми в двигатели, които всъщност никога няма да достигнат до желаната температура на работа.

При работа при ниска температура, състоянието на маслото в действителност, се влошава, заради замърсяването повече, отколкото заради окисляването. Смесването на водата, маслото и други замърсители, създава една „майонеза“ като кал, която е склонна да се установи в долната част на масленото корито, както и в други части на двигателя, които не се почистват задоволително от маслото. При минаване на приблизително 2.400 км. при стандартен бензинов двигател, анализът на замърсителите в маслото ще покаже следното:

0,125% корозиви, прах и мръсотия 

0,50% вода и гликол

0,125% метали

3,00% гориво (бензин или дизел)

0,25% оловни соли (при използване на оловно гориво)

0,25% сажди и въглища

0,50% катран, утайки и смоли

Тези влияния на ниската температура могат да бъдат намалени по някой от начините, който ще увеличи температурата по стените на цилиндрите и в района на коляновия вал. Температурата на водата може да се увеличи чрез използването на термостати, които се активират при по-високи температури, чрез „блокиране“ на част от охладителя или използвайки термостатично контролиран вентилатор. Директен метод за повишаване на температурата на работа на маслото е изолацията на външната повърхност на камерата на коляновия вал.

Освен това, използването на добри маслени филтри, както и достатъчната вентилация на камерата на коляновия вал, ще бъде полезно. Също така, трябва да има адекватна грижа за почистването на всяка точка на „дишане“ и ако има достатъчна вентилация на камерата на коляновия вал, тогава клапаните и тръбите трябва да се проверяват периодично, за да се уверите, че са чисти. Едно от най-добрите решения за справяне с проблема със замърсяването на маслото при ниски работни температури, е изпразването на по-кратки интервали от време.


РАБОТА ПРИ ВИСОКА ТЕМПЕРАТУРА

Работата при горещ климат с постоянно високи скорости, както и големите натоварвания, води до поддържане на висока температура на маслото за продължителни периоди. Често срещано е температурата на маслото да е около 135°C. При такива условия, влошаването на състоянието на маслото е резултат от окисляването, което се появява при високи температури, въпреки замърсяването. Когато маслата се смесват изцяло с въздуха, имат склонност да се окисляват по-бързо и този ритъм на окисляване се удвоява всеки път с повишаване на температурата с 8°C. Склонността към окисляване се увеличава също така, поради наличието на метални примеси, които действат като катализатори. Малките частици желязо, които се отделят от цилиндрите, ускоряват окисляването на маслото при високи температури.

Окисляването на маслото предизвиква много съединения, като разтворими мастни киселини и вещества, като смоли и „лак“. Някои от тези вещества се появяват и при разлагането на маслото. Сместа от всички тези вещества има склонност да се залепя върху горещите метални повърхности, създавайки така нареченото „боядисване“, което срещаме често в долната част на буталата. При висока работна температура тези производни могат да блокират напълно ресорите, както и пътищата за движение на маслото. Друга категория продукти са тези, които се генерират, когато маслото атакува метала, който от своя страна е достатъчно горещ, за да предизвика пиролиза на маслото (разлагане). Тези производни не са разтворими и създават кафява на цвят утайка, която срещаме често. Скоростта на разлагане и износване на маслото в резултат на окисляването и създаването на нежелани производни, както описахме преди това, зависи най-общо, от вида на маслото, вида на горивото, работната температура, конструкцията на двигателя и времето за подмяна на маслото. От друга страна, дори и малко намаляване на работната температура, би могло да промени драстично състоянието към по-добро, подобрявайки го, както и използването на висококачествени масла би спомогнало драстично.


ΑОБЕЗЦВЕТЯВАНЕ

Обикновено, когато машинните масла са подложени на неблагоприятни условия на работа, както беше споменато по-горе, се предполага, че ще променят цвета си. Вероятно са станали мътни или тъмни на цвят и гамата на промяна на цвета им може да варира от светло сиво до тъмно кафяво, като на шоколада. Поради замърсяването и постепенното износване, маслото се обезцветява.

На първо място, почистващите и разтворимите добавки, които се използват в маслото, са проектирани така, че да поддържат двигателя чист, чрез постоянен процес на пречистване, запазвайки в суспензия в самото масло, всякакви материали на износване или замърсяване. Това запазва двигателя от една страна чист, но разбира се прави маслото да изглежда мръсно. Ако маслото е тъмно кафяво или има цвят на вино, това обикновено се дължи на окислителните фактори, които то пренася и създаването на утайка, както бе споменато по-горе.

В действителност, е много по-добре всичките тези боклуци и замърсявания да се поддържат в равновесие суспендирани в маслото, отколкото да се утаяват в буталата, ресорите и каналите.

Сивото оцветяване, което често се наблюдава, се дължи главно на праха на самия път, но и отчасти на разлагането на оловните съединения от горивата, съдържащи олово. Като цяло, рядко се среща сиво оцветяване на маслото при дизеловите двигатели. В случаите, когато маслото е черно или мътно, това обикновено се дължи на богата смес от въздух- гориво, но и на създаването на фугмигация и въглерод. Въпреки, че обикновено се дължи на богата смес, много често се наблюдава, такъв вид обезцветяване, при двигатели, работещи при високи натоварвания.


РАЗРЕЖДАНЕ ОТ ГОРИВОТО

Температурите на околната среда, качеството на сместа, нестабилността на горивото, но и състоянието на двигателя са фактори, които влияят пряко на разреждането на маслото. Работата при ниска температура и износените цилиндри и ресори предизвикват също така, значителна скорост на разреждане.

Разреждането на маслото в съотношение 5%-6% при един бензинов двигател е максимално допустимото. Това ще има ефект върху намаляването на степента на вискозитет при SAE, с една единица (напр. от SAE 40 до SAE 30). Неизправността на двигателя може да предизвика достатъчно разреждане на маслото, което на свой ред ще доведе до контакт на метал с метал в лагерите. Неестественото разреждане на маслото не бива да се пренебрегва никога, тъй като това означава, че има сериозен проблем или със самия двигател, или с начина, по който се използва.


ПРАХ И МРЪСОТИЯ

Въздухът в районите около големите градове, може да съдържа до 4 или и 5 тона прах и мръсотия на кубичен километър. По неасфалтирани пътища в сухо време или в селски райони, това число се увеличава значително. Прахът по пътищата и в селските райони е изключително корозивен и може да доведе до бързо износване на цилиндрите и ресорите и накрая и на лагерите. Въздушните и маслените филтри са изключително ефективни, когато се използват и се сменят в съответствие с инструкциите на производителя. Средностатистическият потребител е склонен да пренебрегва тяхната значимост и смяната им, като в резултат на това много често те стават негодни да осигурят защитата, за която се използват. Смяната на въздушни и маслени филтри трябва да се прави на редовни интервали от време.


ФУМИГАЦИЯ

По принцип фумигацията се създава от непълното изгаряне на горивото. Това се наблюдава, когато има богата смес при стартиране в студено време, както и когато се работи с прекъсвания при ниска температура на околната среда. Саждите се пренасят заедно с маслото по стените на цилиндрите и при разбъркване в камерата на коляновия вал. Залепването на ресорите се дължи на факта, че саждите се смесват с други производни от горенето, които заедно с продуктите от разграждането на маслото, създават мека маса в района на ресорите.

Това натрупване в каналите на ресорите се втвърдява (изпича се) поради високата температура и това води до залепване на пружината. Залепването на пружините води до изключително повишена консумация на масло, тъй като вече има липса на контрол върху стените на цилиндрите. Създаването на пушек е трудно да бъде контролирано, тъй като настройките за богата смес са необходими при стартиране при ниска температура, но и поддържане на функцията на двигателя в неподвижно състояние. Двигатели, които се използват в експлоатационни условия с много спирания и стартирания и при ниска температура на околната среда са особено податливи на това явление. При тези обстоятелства, най-добрите решения са добра вентилация, постигане на по-високи работни температури и по-чести смени на маслото, ако те не могат да бъдат анализирани.


СКОРОШЕН ПРОБЛЕМ

Проблемите, които са посочени тук ни „придружават“ от години, с тази разлика, разбира се, че стават все по-сериозни с течение на времето. Въпреки това, през последните години се появи неочаквано нов проблем. При утежнени условия на работа маслото има тенденция да се превръща в един вид утайка като грес. Причината за създаването на тази утайка е основно изключително високата температура, която много често надвишава 149°C в коляновия вал. Някои от причините, които предизвикват тези високи температури са:

  1. Системите за контрол на емисиите отработени газове (катализатори),
  2. Широкото използване на климатици,
  3. Новите системи за охлаждане, които работят при много високо налягане,
  4. Препоръките на производителите за поддържане на маслото за дълги периоди от време (без възможност за проверка с анализи),
  5. Намаляване на използваемата площ за циркулация на въздуха вътре в модерните двигатели и
  6. Повишената нужда от теглене на допълнителни превозни средства (каравани, лодки и др.).

За момента проблемът се среща повече при леките автомобили, но има индикации и за наличието му и при двигателите на товарните превозни средства. Проблемът се появява за първи път преди няколко години, когато е имало оплаквания от установяването на много гъсто масло в някои двигатели. В началото проблемът е бил открит при автомобилите на един или двама производители, но скоро се разраснал и при превозните средства на всички автомобилни производители. Досега няма индикации, че става въпрос за случай на пълно окисление, тъй като утайката, която се създава от окислението, когато се нагрява, се топи и се превръща отново в масло, и затова този случай не се отнася за типичното окисляване.


ИЗВОДИ

Проблемите със замърсяването, но и с износването на маслото, са били анализирани и проучвани от почти всяка компания или организация, която се занимава с двигатели с вътрешно горене. Отговори и решения на проблемите се намират при производството на усъвършенствани моторни масла и при проектирането на двигатели, които позволяват по-малко замърсяване. Идеалното съчетание на едно масло, което няма да се износи и един двигател, който няма да се замърси, вероятно никога няма да бъде постигнато. Затова, най-добрият и евтин начин е проверката на състоянието на маслото или смяната му на контролирани конкретни периоди от време. Определянето на тези периоди от време не е лесно да се направи, поради голямото разнообразие на работни условия, но днес световната промишленост има доста предложения за различните видове масла, във връзка с различните условия на работа и различните модели двигатели, препоръки, които се основават на голямо и дългосрочно натрупване на информация и опит.

Правилно решение за справянето с проблемите, посочени по-горе, е използването на масла с наличните, вече съвременни стандарти. Моторните масла MONOLEC GFS, MONOLEC ULTRA, MONOLECSPB, MONOLEC & MONOLEC ULTRA-BLEND са напълно одобрени от ASΤM – API – SAE – ACEA и покриват най-съвременните стандарти.

Тези масла са проектирани с антиоксидантни фактори от най-високо качество и напълно избягват създаването на утайки и отлагания при висока температура, както и при тежки условия на работа.