Низкотемпературные отложения в двигателе

Содержание
  1. Отложения в двигателе
  2. Как меняются свойства моторного масла во время работы двигателя
  3. Процесс окисления
  4. Влияние температурного режима на окислительные процессы
  5. Продукты окислительного процесса и изменение качества топлива
  6. Кислоты (aсides).
  7. Углеродистые отложения.
  8. Продукт в виде нагара
  9. Отложения в камере сгорания,
  10. Отложения в двигателе
  11. Грязь и отложения в камере сгорания ДВС автомобиля
  12. Окисление
  13. Виды отложений в двигателе. Лаки и шламы
  14. Локализация лаков
  15. Причины появления лаков
  16. Последствия появления лаков
  17. Как моторное масло защищает от лаков?
  18. Шламы
  19. Причины появления шламов в двигателе
  20. MOTUL Engine Clean Auto
  21. Состав
  22. Рекомендации по использованию
  23. Применение
  24. Преимущества компонентов присадки
  25. Эффект от использования
  26. MOTUL Hydraulic Lifter Care
  27. Состав
  28. Рекомендации по использованию
  29. Применение
  30. Преимущества
  31. Эффект от использования
  32. MOTUL Engine Oil Stop Leak
  33. Рекомендации по использованию
  34. Применение
  35. Преимущества
  36. Эффект от использования
  37. Влияние температуры на отложения в двигателе.

Отложения в двигателе

Как меняются свойства моторного масла во время работы двигателя

Основные изменения характеристик и свойств моторного масла, в процессе работы происходит в следствии:

Процесс окисления

В двигателе в работающем состоянии происходит постоянная циркуляция горячего масла и его контакт с воздухом, с продуктами сгорания (полного и неполного) топлива. Кислород, входящий в состав воздуха ускоряет окислительный процесс. Чем больше моторное масло имеет склонность к пенообразованию, тем быстрее окисляется.

На характеристику изменений, происходящих с топливом в двигателе в работающем состоянии влияет не только химический процесс на молекулярном уровне, но и отложения, появившиеся после полного и неполного сгорания топлива, и в цилиндре, и в картере.

Влияние температурного режима на окислительные процессы

Выделяются два вида температурного режима двигателя:

Проводятся еще много промежуточных проверок работы. Для определения на каком уровне качество масла, испытания мотора проводят в обоих режимах одновременно.

Продукты окислительного процесса и изменение качества топлива

Кислоты (aсides).

Углеродистые отложения.

На внешних деталях двигателя оседают разного вида углеродистые продукты, их состав и строение меняются в зависимости температуры поврехности трения и самого масла. Выделяют такие отложения:

Важный момент, что отложения образовываются и накапливаются на поверхности деталей двигателя из-за недостаточной:

Продукт в виде нагара

— результат, получившийся в процессе:

По структуре различают отложения:

Нагар отрицательно влияет на двигатель, на его состояние и работоспособность. Отложения в местах вокруг колец поршня затрудняют их движение и заклинивают кольца. В результате чего происходит затруднение движения колец, которые перестают прижиматься к стенкам и тем самым не могут обеспечить компрессию в цилиндрах, начинает падать мощность двигателя, повышается прорывание газов в картер и увеличивается расходование масла. А когда кольца прижимаются отложениями к цилиндру, то значительно увеличивается его изнашивание.

Отложения в камере сгорания,

состоят из углеродных частиц (кокс), образуются при неполном сгорании топлива и солей металлов, из которых состоят присадки после термической переработки оставшегося масла, попавших в камеру. Эти отложения накаляясь могут вызвать раньше времени появления искры и возгорание топлива. Это преждевременное зажигание (калильное), вследствие такого процесса начинается процесс детонации двигателя (создание дополнительных напряжений), и ускоряется износ подшипников и коленвала. Кроме всего прочего, происходит перегрев отдельных частей двигателя, снижению мощности, повышение расходов топлива.

Существуют два вида образования шлама по температуре двигателя:

Если шлам образовался в дизельном двигателе, то появляются накопления сажи. Это происходит, когда двигатель перегружен и увеличена жирность топливной смеси.

По расходу присадок и их срабатывания можно определить снижение качества масла. Важные присадки в нем с моющими, диспергирующими нейтрализующими свойствами используются для нейтрализации кислотности, затем задерживаются фильтрами и благодаря высоким температурам происходит их разложение.

Как происходит расход присадок отчасти видно по общему щелочному числу (TBN). Повышение кислотности масла происходит, когда начинают образоваться кислотные продукты переработки топлива. Появляется реакция между кислотными продуктами и присадками. Уменьшение щелочности ухудшает моющие и диспергирующие свойства моторного масла.

Источник

Отложения в двигателе

Изменение свойств масла в работающем двигателе

Основные изменения свойств в работающем двигателе происходят по следующим причинам:

Окисление

В работающем двигателе горячее масло постоянно циркулирует и контактирует с воздухом, продуктами полного и неполного сгорания топлива. Кислород воздуха ускоряет окисление масла. Этот процесс происходит быстрее в маслах склонных к пенообразованию. Металлические поверхности деталей выступают в роли катализаторов процесса окисления масла. Масло нагревается, соприкасаясь с нагретыми деталями (в первую очередь, с цилиндрами, поршнями и клапанами), что значительно ускоряет процесс окисления масла. Результатом могут стать твёрдые продукты окисления (отложения).

На характер изменения масла в работающем двигателе оказывают влияние не только химические превращения молекул масла, но и продукты полного и неполного сгорания топлива, как в самом цилиндре, так и прорвавшиеся в картер.

Влияние температуры на окисление моторного масла.

Выделяются два вида температурного режима двигателя:

Продукты окисления и изменениехарактеристик моторного масла.

Кислоты (aсides). Наиболее существенными продуктами окисления масла являются кислоты. Они вызывают коррозию металлов, а на нейтрализацию образующихся кислот расходуются щелочные присадки, вследствие чего ухудшаются диспергирующие и моющие свойства и сокращается ресурс работы масла. Возрастание общего кислотною числа, TAN (total acid number) является основным показателем образования кислот.

Углеродистые отложения в двигателе (carbon deposits). На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения,состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла. Различают три вида отложений:

Необходимо подчеркнуть, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности. Поэтому износ двигателя и снижение ресурса масла является комплексным показателем качества масла.

Нагар оказывает отрицательное влияние на работу и состояние двигателя. Отложения в канавках поршня вокруг колец препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец (ring sticking). В результате заклинивания и затруднения движения колец, они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность двигателя падает, возрастает прорыв газов в картер и расход масла. Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров (excessive wear).

Лак (lacquer). Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода. Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня, шатуны и поршневые пальцы, стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла (особенно поршня), снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.

Отложения в камере сгорания (combustion chamber deposits) образуются из частиц углерода (кокса), в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру. Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры). Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием (preignition). Это создает дополнительные напряжения в двигателе (детонация), что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.

Смолы, шлам, смолистые отложения (осадки) (resins, sludge, sludgy deposits) в двигателе шлам образуется в результате:

Смолистые вещества образуются в масле в результате его окислительных превращений (сшивания окисленных молекул) и полимеризации продуктов окисления и неполного сгорания топлива. Образование смол усиливается при работе недостаточно прогретого двигателя. Продукты неполного сгорания топлива прорываются в картер двигателя при продолжительной работе на холостом ходу или в режиме стоп-старт. При высокой температуре и интенсивной работе двигателя, топливо сгорает полнее. Для уменьшения смолообразования и моторные масла вводятся диспергирующие присадки, которые предотвращают коагуляцию и осаждение смол. Смолы, углеродистые частицы, водяной пар, тяжелые фракции топлива, кислоты и другие соединения конденсируются, коагулируют в более крупные частицы и образуют в масле шлам, т.н. черный шлам (black sludge).

Читайте также:  Работа парового двигателя видео

В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный

Низкотемпературный шлам (low temperature sludge). Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам.Образование шлама в картере (sludge in the sump)является причиной:

Образование шлама в коробке распределительного механизма (rocker box) является причиной недостаточной вентиляции этой коробки (foul air venting). Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.

Высокотемпературный шлам (hightemperature sludge). Образуется в результате соединения междусобой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.

В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.

Влияние увеличения мощности и форсирования двигателя.

Источник

Грязь и отложения в камере сгорания ДВС автомобиля

Отложения в канавках поршня вокруг колец препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец). В результате заклинивания и затруднения движения колец, они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность двигателя падает, возрастает прорыв газов в картер и расход масла. Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров.

Отложения в камере сгорания образуются из частиц углерода, в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру. Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры). Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием. Это создает дополнительные напряжения в двигателе (детонация), что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.

Засорение свечей зажигания. Отложения, скопившиеся вокруг электрода свечи, замыкают искровой промежуток, искра становится слабой, зажигание — нерегулярным. В результате этого снижается мощность двигателя и повышается расход топлива.

Но даже если вы будете соблюдать интервалы замены масла и использовать только качественные синтетические масла, то отложения всё равно будут, только в значительно меньшей степени и их влияние на работу двигателя будет минимальным.

Давайте теперь разберёмся по каким причинам меняются свойства моторного масла:
1. Высокотемпературные и окислительное воздействие;
2. Механохимические преобразования компонентов масла;
3. Накопление продуктов износа механических частей двигателя и масла:
— продуктов преобразования масла и его компонентов;
— продуктов сгорания топлива;
— воды;
— продуктов износа
— загрязнений, попадающих в виде пыли, песка и грязи.

Окисление

На характер изменения масла в работающем двигателе оказывают влияние не только химические превращения молекул масла, но и продукты полного и неполного сгорания топлива, как в самом цилиндре, так и прорвавшиеся в картер.

В первом случае наблюдается высокотемпературный режим изменения свойств масла в двигателе, во втором — низкотемпературный. Существует множество промежуточных условий работы, например, зимний режим прогрева.

Продукты окисления и изменение характеристик моторного масла.

Кислоты. Наиболее существенными продуктами окисления масла являются кислоты. Они вызывают коррозию металлов, а на нейтрализацию образующихся кислот расходуются щелочные присадки, вследствие чего ухудшаются диспергирующие и моющие свойства и сокращается ресурс работы масла. Возрастание общего кислотною числа, TAN (total acid number) является основным показателем образования кислот. Кислоты образуются за счёт соприкосновения моторного масла с выхлопными газами, которые неизбежно попадают в картер двигателя.

Углеродистые отложения в двигателе. На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла.

Различают три вида отложений:
— нагар,
— лак,
— шлам.

Необходимо подчеркнуть, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности.

Лак. Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода. Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня, шатуны и поршневые пальцы, стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла(особенно поршня), снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.

Смолы, шлам, смолистые отложения (осадки) в двигателе шлам образуется в результате:

— окисления и других превращений масла и его компонентов;
— накопления в масле топлива или продуктов разложения и неполного сгорания;
— воды.

Смолистые вещества образуются в масле в результате его окислительных превращений (сшивания окисленных молекул) и полимеризации продуктов окисления и неполного сгорания топлива. Образование смол усиливается при работе недостаточно прогретого двигателя. Продукты неполного сгорания топлива прорываются в картер двигателя при продолжительной работе на холостом ходу или в режиме стоп-старт. При высокой температуре и интенсивной работе двигателя, топливо сгорает полнее. Для уменьшения смолообразования и моторные масла вводятся диспергирующие присадки, которые предотвращают коагуляцию и осаждение смол. Смолы, углеродистые частицы, водяной пар, тяжелые фракции топлива, кислоты и другие соединения конденсируются, коагулируют в более крупные частицы и образуют в масле шлам, т.н. черный шлам.

В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный

Низкотемпературный шлам. Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам.Образование шлама в картере является причиной:

— возрастания вязкости (загустения) масла;
— закупоривания каналов системы смазки;
— нарушение подачи масла.

Образование шлама в коробке распределительного механизма является причиной недостаточной вентиляции этой коробки. Образовавшийся шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке)становится твердым и хрупким.

Высокотемпературный шлам. Образуется в результате соединения между собой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.

В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.

Источник

Виды отложений в двигателе. Лаки и шламы

Локализация лаков

Образуются на юбке и поднутрениях поршня, способствуют закоксовыванию поршневых колец, а также образовываются под клапанной крышкой.

Причины появления лаков

Перегрев как результат неисправности системы охлаждения;

локальный перегрев по разным причинам;

склонность базового масла к окислению;

значительное количество загустителя в моторном масле;

недостаточные моюще-диспергирующие свойства моторного масла;

перепробег и как следствие низкая активность моюще-диспергирующих присадок.

Последствия появления лаков

абразивный износ цилиндра и прочих пар трения;

увеличение температуры деталей двигателя из-за низкого теплоотвода;

дисбаланс вращения коленвала из-за разницы в весе поршней.

Как моторное масло защищает от лаков?

Не содержит минеральной основы;

содержит сбалансированный пакет присадок (с низким количеством загустителя);

высокие термоокислительные свойства базового масла;

моюще-диспергирующие свойства присадок и базовых масел;

регулярная замена моторного масла.

Шламы

Причины появления шламов в двигателе

Перепробег и как следствие низкая активность моюще-диспергирующих присадок;

попадание в моторное масло кислот и воды;

попадание в моторное масло антифриза;

городской режим эксплуатации;

большое количество лаков и нагаров в двигателе;

слабая вентиляции картера.

Рекомендации по профилактике отложений в виде лаков в двигателе

Читайте также:  Номер двигателя toyota highlander

Регулярное использование присадок в моторное масло поможет защитить ДВС от негативного влияния эксплуатационных факторов.

MOTUL Engine Clean Auto

Состав

Беззольные активные детергенты без хлора, способные формировать адгезивные слои в комбинации с металлсодержащими противоизносными компонентами защищающими двигатель при чистке в маловязком растворителе.

Рекомендации по использованию

Добавить Motul Engine Clean в работавшее моторное масло из расчета дозировки 60 мл на 1 л при прогретом двигателе.

Дать поработать двигателю 15 минут на холостых оборотах без нагрузки.

Слить работавшее масло из двигателя в горячем состоянии.

Залить новое моторное масло, заменив фильтр

Применение

Легковые автомобили, грузовая техника, мототехника 4Т, водная техника 4Т, садовая техника 4Т.

Средство полностью совместимо с материалом прокладок и сальников.

Преимущества компонентов присадки

• Растворитель разрушает вторичные лаки, скрепляющие большие частицы. Это приводит к снижению размеров частиц лака загрязнений и их дальнейшему более легкому выводу из системы в виде мицелл;

• Детергенты помогают растворить первичные лаки и удалить их в объем масла с поверхности деталей. Это приводит к очищению поршневых колец от лаков и выравниванию компрессии в цилиндрах;

• Дисперсанты образуют устойчивую эмульсию и помогают вывести влагу;

• Противоизносные компоненты усиливают защитные свойства, что компенсирует разжижение масла.

Эффект от использования

Выравнивание компрессии во всех цилиндрах двигателя и как следствие: ровная работа двигателя, снижение расхода топлива, снижение угара масла, снижение нагарообразования в камере сгорания и негативного влияния на чувствительные системы доочистки. Экономия на ремонте.

Улучшение защитных свойств нового масла, что важно при скачкообразном увеличении количества абразивных загрязнений при разрушении лаков.

Продление сервисного интервала нового моторного масла за счет снижения количества остающихся лаков, шламов, окислителей и воды. Экономия на моторном масле.

Результаты изменения компрессии показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean, увеличивается компрессия за счет удаления лаков с поршневых колец.

Результаты теста Тимкен ASTM D2782 показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean не происходит падения защитных свойств масла, хотя вязкость при этом снижается на 10%.

Результаты теста на коррозию показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean не происходит снижения антикоррозионных свойств моторного масла.

MOTUL Hydraulic Lifter Care

Состав

Мощный пакет беззольных противоизносных (Ashless EP) присадок в базовом масле аналогичном тому, что используется в моторном масле.

Рекомендации по использованию

Для профессионального применения. Рекомендуется к использованию при возникновении характерных шумов со стороны элементов газораспределительного механизма.

Залить Motul Hydraulic Lifter Care в систему смазки из расчета дозировки 60 мл на 1 л моторного масла. Средство работает в процессе эксплуатации.

Применение

Легковые автомобили, грузовая техника, мототехника 4Т, водная техника 4Т, садовая техника 4Т. Средство полностью совместимо с материалом прокладок и сальников.

Преимущества

Активные противоизносные компоненты средства создают вторичные структуры в парах трения, преимущественно работающих в граничных режимах, что обеспечивает:

Дополнительную защиту от износа в парах трения, где зазоры уже увеличены;

снижение шумности работы гидрокомпенсаторов и цепи ГРМ;

защиту механизма турбины после замены ремонтного комплекта.

Эффект от использования

Дополнительная защита нагруженных чувствительных парт трения таких как гидрокомпенсаторы и цепь ГРМ в экстремальных режимах.

Результаты теста Тимкен ASTM D2782 показывают, что средство Motul Hydraulic Lifter Care имеет превосходные противоизносные/противозадирные свойства. Такое средство можно использовать везде, где не хватает защиты.

MOTUL Engine Oil Stop Leak

Рекомендации по использованию

Для профессионального применения. Использовать при возникновении утечки масла через сальники.

Проверить уровень моторного масла – при необходимости долить до уровня.

Добавить Motul Engine Oil Stop Leak в масло из расчета дозировки 60мл на 1л моторногомасла.

Средство работает в процессе эксплуатации.

Применение

Легковые автомобили, грузовая техника, мототехника 4Т, водная техника 4Т, садовая техника 4Т. Средство полностью совместимо с любым типом моторных масел.

Преимущества

Активные растворители внедряются в структуру сальников и прокладок, приводят к умягчению материалов, что обеспечивает

Сохранение эластичности уплотнений за счет проникающего в состав сальников компонента;

остановку утечки масла через маслосъёмные колпачки в камеру сгорания.

Эффект от использования

Перенос на более поздний срок или избежание дорогостоящей замены сальников и уплотнителей.

Статья подготовлена с помощью обучающих материалов MOTUL Russia.

Источник

Влияние температуры на отложения в двигателе.

Один из резервов, позволяющих повысить показатели надёжности эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это снижение нагарных, лаковых и осадочных отложений на поверхности его деталей, которая входит в прямой контакт с моторными маслами. Основой образования таких отложений является процесс окисления углеродов, которые содержатся в составе масляной основы (старение масла). Определяющим влиянием на окислительные процессы в машинных маслах, образование вышеуказанных отложений, а также непосредственно на эффективность работы двигателей внутреннего сгорания являются тепловые режимы деталей, подвергаемых тепловой нагрузке.

Все отложения, которые образовываются на поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания можно разделить на 3 вида: нагарные, лаковые и осадочные (шламы).

Нагарные отложения являются твёрдыми углеродистыми веществами, откладывающимися в ходе эксплуатации двигателя на стенках камеры сгорания (КС). В основном образование отложений данного вида находится в зависимости от температурного условия, даже тогда, когда состав смеси и конструкция деталей двигателей идентичны. Нагарное отложение весьма существенно влияет на процесс, в ходе которого происходит сгорание топливовоздушной смеси в КС, а также на продолжительность полноценной и эффективной работы самого ДВС. Практически любые виды аномального сгорания, к каким относятся калильное воспламенение, детонационное сгорание и т. д., вызваны образованием нагарных отложений, образующихся на деталях, из которых состоит камера сгорания.

Лаковые отложения являются продуктом окисления и последующего видоизменения тончайших масляных плёнок, которые, растекаясь по деталям цилиндропоршневой группы (ЦПГ), под воздействием высоких температур покрывают их. Наибольшему вреду от лакообразования подвергается зона поршневых колец ДВС. Происходит их закоксовывание (кольца залегают и теряют подвижность). Отлаживаясь на поверхности поршней, лаки, которые контактируют с маслом, вызывают нарушение должной теплопередачи через поршень, значительно ухудшая отвод лишнего тепла от него.

Осадочные отложения (шламы) образуются в ДВС под воздействием нескольких факторов. На количество шлама главным образом влияет качество непосредственно самого моторного масла, конструктивные особенности ДВС, температурные режимы деталей и условия эксплуатации двигателя. Наиболее характерны отложения данного типа для эксплуатации двигателя в зимний период. Интенсивность образования осадочных отложений возрастает также тогда, когда выполняются слишком частые пуски и остановки двигателя.

Определяющим влиянием на образование разнообразных видов отложений, характеристики прочности материалов деталей, выходные показатели эффективности двигателей и изнашиваемость поверхностей деталей является тепловое состояние двигателей внутреннего сгорания. В связи с этим необходимым является знание пороговых значений температур исключительно всех деталей цилиндропоршневой группы. По меньшей мере нужно знать характерные температурные точки, превышение которых становится причиной указанных выше негативных последствий.

Анализирование температурного состояния цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания целесообразно выполнять, используя значения температуры непосредственно в самих характерных точках. Такие температурные значения должны браться в учёт, когда выполняется производство, испытание и доводка двигателей с оптимизацией конструкций деталей, а также тогда, когда выбираются моторные масла, сравниваются тепловые состояния различных двигателей либо решается целы ряд иных технических проблем при конструировании и эксплуатировании ДВС.

Данные значения обладают критическими уровнями:

Чтобы не допустить превышение критических температурных значений в данной точке, наряду с объёмами деталей двигателей внутреннего сгорания, оптимизируются также их формы и организуется правильное охлаждение. Превышение допустимых температурных значений на деталях ЦПГ ДВС — это обычно основной сдерживающий фактор к форсированию мощности двигателей. Температурные уровни должны обладать определённым запасом, учитывающим возможные экстремальные условия эксплуатации.

Читайте также:  Пропала тяга двигателя ваз

На скорость образования лаковых, нагарных и осадочных отложений на поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания существенное влияние оказывает устаревание моторного масла при их функционировании. Устаревание масла характеризуется накоплением в нём различного рода примесей (кроме всего прочего и воды), окислением углеводородов и трансформацией физико-химических свойств масла.

Трансформация фракционного состава чистых залитых масел в ходе функционирования двигателя происходит в основном из-за изменения состава их масляной основы и процентного соотношения присадок к отдельно взятым составляющим (ароматическим, нафтеновым, парафиновым).

К таковым относятся:

При достаточно эффективной работе системы вентиляции картера и температуре стенок картера не выше 90-95°С конденсирование воды не происходит, поскольку происходит её своевременное удаление в атмосферу посредством вентиляционной системы картера. При существенно пониженной температуре стенок картера вода, которая попала в масло, становится участником процессов его окисления. Объём воды, которая при этом конденсируется, может достигать весьма больших значений. Даже учитывая то, что всеми компрессионными кольцами будет пропускаться всего 2 процента газов, на каждую тысячу км пробега сквозь картер двигателя, рабочий объём которого 2-2,5 литра, будет происходить прокачка примерно 2-х килограммов воды. Предположим, что система вентиляции картера удаляет 95% воды. При подобном расчёте получается, что после 5000-километрового пробега на каждые 4 литра моторного масла будет выделяться 500 граммов воды. Преобразование этой воды в процессе работы двигателя выполняется антиокислительной присадкой, входящей в состав моторного масла, в примеси — золу и кокс.

Приведенные ранее причины указывают на необходимость поддерживания при функционировании двигателя температуры картерных стенок весьма высокой, а если это необходимо, применять систему смазки, включающую сухой картер и отдельный масляный бак.

Отметить также следует то, что мероприятия, которые замедляют процессы трансформации состава масляных основ, также оказывают эффект замедления образования лаковых, нагарных и осадочных отложений, что позволяет сделать изнашиваемость основных деталей двигателя автомобиля менее интенсивной.

Изменение фракционного и химического составов масла может происходить в достаточно широком диапазоне. На это влияют следующие факторы:

Предварительная оценка свойств нефтяных продуктов производится с применением различных лабораторных методов: определяются кривая разгонки, температура вспышки, застывания и помутнения, оценивается окисляемость в среде, имеющей разную агрессивность и т. д.

Основой старения моторных масел являются окислительные, полимеризационные и разлагательные процессы углеродов, сопровождающиеся загрязнением масел разнообразными примесями (вода, металлические частицы, нагар, пыль, топливо и т. д.). Под влиянием процессов старения происходит существенное изменение физико-химических свойств масел, что становится причиной появления в них различных продуктов износа и окисления, а также ухудшаются его эксплуатационные качества. Окисление моторных масел различается на следующие виды: толстый слой — в картерном поддоне или в баке с маслом; тонкий слой — на поверхности разогретых металлических деталей; туманообразное (капельное) состояние — в коробке клапанов и картере и т. д. При окислении масла в толстых слоях образуются осадки в в виде шламов, а в тонких — лака.

Теория перекисей К.О. Энглера и А.Н. Баха, дополненная С.Э Крейном и П.Н. Черножуковым, полностью описывает окисление углеродов. В частности, окислительный процесс в моторном масле двигателей внутреннего сгорания способен протекать в двух направлениях. Результаты окисления по каждому из данных направлений различны. Первое направление окисления в результате даёт кислые продукты (асфальтовые кислоты, обычные кислоты, оксикислоты и эстолиды), которые образуют осадки при пониженной температуре; второе направление окисления даёт нейтральные продукты (асфальтены, карбоиды, карбены и смолы), образующие лаковые и нагарные отложения в разных пропорциях при повышенной температуре.

Роль воды, которая попадает в масла в результате конденсировании её паров из газов картера либо иными путями, в процессе старения масел достаточно значительна. Результатом такого попадания является образование эмульсий, в последствии усиливающих процесс окислительной полимеризации молекул масла. При взаимодействии оксикислот и прочих окислительных продуктов с водомасляной эмульсией происходит усиленное формирование осадка (шлама) непосредственно в самом двигателе.

В свою очередь, не нейтрализованные присадкой образовавшиеся шламовые частички выполняют роль центров катализации, ускоряя разложение ещё не окислившихся частей масла. При этом несвоевременная замена моторных масел окислительные процессы будут протекать по принципу цепной реакции, постоянно ускоряясь и приводя к соответствующим последствиям.

Решающим фактором при образовании лаковых, нагарных и осадочных отложений на деталях ДВС, которые непосредственно контактируют с моторными маслами, является тепловое состояние этих самых деталей. Равным образом, режимы работы, условия эксплуатации двигателей, а также их конструкционные особенности и т. д. играют ключевую роль в определении теплового состояния двигателей и оказывают влияние на процессы, влияющие на формирование отложений.

Не менее важным влиянием на формирование разнообразных отложений являются характеристики применяемых моторных масел. Каждому конкретному двигателю должна соответствовать рекомендованная заводом-изготовителем масел температура поверхности деталей, которая входит в прямой контакт с маслами.

Работа автомобильных двигателей осуществляется наиболее эффективно только тогда, когда соблюдены определённые условия. Одним из подобных условий является соблюдение оптимального температурного режима теплонагруженных деталей. Соблюдением данного температурного режима возможно добиться высоких технических характеристик двигателя и одновременно снижения отложений, износов и, в свою очередь, повышения его надёжности.

Признаком оптимального теплового состояния двигателей внутреннего сгорания являются оптимальные температуры поверхности теплонагруженных деталей. Производя анализирование проведённых исследований процессов формирования разнообразных отложений на деталях подвергаемых исследованиям карбюраторных двигателей серии 3М3, также аналогичных исследований бензиновых двигателей, становится возможным достаточно точное определение интервалов оптимальной и опасной температур на поверхностях деталей двигателей этого класса. Полученные данные представлены таблицей 2.

Когда температуры деталей ДВС достигают опасных высокотемпературных зон, твёрдость нагарных отложений на поверхности деталей камеры сгорания цилиндра существенно возрастает. Это, в свою очередь, провоцирует калильное зажигание тепловоздушных смесей. Возрастает также объём лакового отложения на поверхности поршня и цилиндра, а значит происходит нарушение нормального теплового баланса.

Когда температуры деталей ДВС достигают опасных низкотемпературных зон, толщина нагарных отложений на этих деталях, которые образуют камеру сгорания, существенно возрастает. Это, в свою очередь, провоцирует детонационное сгорание тепловоздушных смесей. Также в низкотемпературных зонах возрастает количество осадочных отложений из моторного масла. Всё это является причиной нарушения нормальной работы двигателя. Помимо этого, накопление отложений провоцирует перераспределение тепловых потоков, которые проходят через поршень, а также повышение температуры поршня в критических точках: центр огневой поверхности поршневого днища и канавка верхнего компрессионного кольца. Поле температур поршней двигателей 3М2-5234.10, включая учёт лаковых и нагарных отложений на их поверхности, проиллюстрировано рисунком 7.

Решение задачи теплопроводности методами конечных элементов производилось с ГУ 1-рода, которые были получены в ходе термометрирования поршней на режимах номинальных мощностей в ходе проведения стендовых испытаний двигателя. Проведение термоэлектрических экспериментов выполнялось с теми же поршнями, для которых заблаговременно выполнялось исследование температурных состояний, не учитывая отложения. Оба эксперимента проводились в аналогичных условиях. Предварительно двигатель подвергся 80-часовой эксплуатации на стенде, после чего наступила стабилизация лаков и нагаров. Результатом стало повышение температуры центра поршневого днища на 24°С, а зоны канавки ВКК — на 26°С сравнимо с той моделью поршня, на которой отложения не учитывались. Температура поршневой поверхности над верхним компрессионным кольцом — 238°С включена в опасные температурные зоны. Температура центра поршневого днища также приближена к опасным высокотемпературным зонам.

Учёт влияния нагарных отложений на тепловоспринимающей поверхности поршня и лаковых отложений на его поверхности, которые напрямую контактируют с маслами, на этапах проектирования и доводок выполняется крайне редко. В совокупности с эксплуатированием двигателей, включённых в составы АТС, что обуславливает повышенные тепловые нагрузки, такой редкий учёт является основной причиной увеличения вероятности отказов — закоксовываются поршневые кольца, прогорают поршни и т. д.

Источник