Контроль состояния моторного масла mobil 10w-40 SN/SM/CF по концентрации продуктов старения и противоизносных свойств

КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МОТОРНОГО МАСЛА MOBIL 10W-40 SN/SM/CF ПО КОНЦЕНТРАЦИИ ПРОДУКТОВ СТАРЕНИЯ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ.

В настоящее время ресурс моторных масел регламентируется заводами − из­готовителями, а контроль их состояния и сроки замены обеспечиваются системой технического обслуживания, рекомендованной производителями транспортных средств, вследствие чего ресурс моторных масел оцени­вается по пробегу в километрах пройденного пути или наработкой в моточа­сах.

Данная система хоть и проста в применении, но имеет ряд существенных недостатков, так как ресурс моторных масел, установленный в моточасах или километрах про­бега, не позво­ляет учитывать индивидуальных условий эксплуатации.

Замена масел по фактическому их состоянию в настоящее время, затруднена ввиду отсутствия средств контроля и обоснованного выбора показателей предельного состояния. Поэтому разработка средств и методов контроля, явля­ется актуальной задачей, решение которой позволит повысить эффективность использования смазочных масел и снизить эксплуатационные затраты.

Ключевые слова: коэффициент поглощения светового потока, противоизносные свойства, концентрация продуктов старения, вязкость, концентрация растворимых продуктов старения.

Исследованию подвергалось всесезонное универсальное синтетическое моторное масло Mobil 10W-40 SN/SM/CF, предназначенное для бензиновых и дизельных двигателей. Данное масло было залито в двигатель после его промывки на пункте технического обслуживания при плановой смене специальной эксплуатационной жидкостью (в течение 15 мин).

Целью данных исследований является проверка обоснованности предельного состояния работавшего масла на конкретном двигателе.

Исследования проводились согласно принятой методик. Из прогретого двигателя периодически отбиралась проба работавшего масла массой 50 г с помощью пробоотборника. Часть пробы масла использовалась для прямого фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока. Вторая часть пробы массой 9г подвергалась центрифугированию в течение 1 ч, после чего отцентрифугированная проба подвергалась повторному фотометрированию, причём проба отбиралась с верхнего слоя. Это позволило определить концентрацию растворимых продуктов старения, а по разности между коэффициентами поглощения светового потока до и после центрифугирования определялась концентрация нерастворимых продуктов старения.

, (1)

где Кп – концентрация общих продуктов старения; Кпр – концентрация растворимых продуктов старения.

Пригодность масла для дальнейшего использования определяется путём сравнения параметров работавшего масла с предельно допустимыми (браковочными) значениями, установленными и обоснованными данной методикой. Таким образом, предложено значение Кп = 0,38 ± 0,02 (ед.) в качестве браковочного показателя по концентрации общих продуктов старения [1].

Третья часть пробы массой 9 г использовалась для определения кинематической вязкости, а оставшаяся часть пробы− для определения противоизносных свойств на трёхшариковой машине трения [2]. Параметры трения составляли: нагрузка 13 Н, скорость скольжения 0,68 м/с, температура масла в объёме 80ºС, время испытания – 2 ч. Температура масла в процессе испытания поддерживалась автоматически с помощью терморегулятора ТР101.

Изменение свойств моторного масла в процессе эксплуатации оценивалось по коэффициенту поглощения светового потока Кп, измеряемому прямым фотометрированием при толщине фотометрируемого слоя 0,15мм, по коэффициенту относительной вязкости Кµ, определяемому отношением вязкости работавшего масла к вязкости товарного масла и по его противоизносным свойствам по среднеарифметическому значению диаметров пятен износа на трёх шарах[3,4].

Согласно инструкции по эксплуатации регламентируемые сроки замены масел составляют 10 тыс. км пробега. Для исследования влияния ресурса масла на его основные свойства пробег автомобиля увеличен до 15 тыс. км.

Зависимость коэффициента поглощения светового потока от пробега автомобиля представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зависимость коэффициента поглощения светового потока от пробега автомобиля

Установлено, что после отработки нормативного срока (10 тыс. км) коэффициент поглощения светового потока составил 0,18 ед., а после пробега 15,2 тыс. км он составил 0,36 ед., причем в диапазоне пробега от 8,6 до 10,8 тыс. км значение коэффициента поглощения светового потока Кп практически стабилизируется. Увеличение коэффициента Кп наблюдается после 12,0 тыс. км пробега, что объясняется уменьшением производительности системы фильтрации и увеличением концентрации продуктов старения.

Изменение вязкости масла оценивалось коэффициентом относительной вязкости Кμ, определяемым отношением вязкости работающего масла к вязкости товарного. Согласно данных, (рисунок 2) вязкость масла подвержена колебаниям и имеет тенденцию увеличения при пробеге 15,2 тыс. км на 16%. Допустимое увеличение вязкости по литературным данным установлено в пределах 30-35 %.

Рисунок 2 – Зависимость коэффициента относительной вязкости синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SN/SM/CF от пробега автомобиля

Зависимость противоизносных свойств работающих масел от концентрации продуктов старения, выраженных, коэффициентом поглощения светового потока Кп представлена на рисунке 3. Установлено, что с увеличением коэффициента Кп до 0,12 ед. противоизносные свойства работающих масел понижаются (износ увеличивается) по сравнению с товарным маслом (точка на ординате), однако дальнейшее увеличение концентрации продуктов старения (Кп > 0,12 ед.) вызывает повышение противоизносных свойств. После пробега автомобиля 15,2 тыс. км противоизносные свойства отработанного масла превышают товарное масло на 23%.

Рисунок 3 – Зависимость диаметра пятна износа от коэффициента поглощения светового потока при старении синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SN/SM/CF в двигатели.

Для оценки противоизносных свойств работающих масел предложен критерий П, определяемый отношением

П = Кп /U, (2)

где Кп – коэффициент, характеризующий концентрацию общих продуктов старения масла, ед.; U – диаметр пятна износа, мм.

Критерий П характеризует концентрацию продуктов старения на номинальной площади фрикционного контакта. Угол наклона зависимости П= f(Кп) к оси абсцисс определяет скорость изменения критерия противоизносных свойств исследуемого масла, поэтому чем он больше, тем выше противоизносные свойства масла. Согласно, полученных данных (рисунок 4) зависимость критерия противоизносных свойств имеет линейный характер с увеличением концентрации продуктов старения противоизносные свойства повышаются и превышают товарное масло, что позволяет контролировать текущее значение противоизносных свойств работающих масел в процессе эксплуатации двигателя.

Рисунок 4 – Зависимость критерия противоизносных свойств от коэффициента поглощения светового потока при старении синтетического моторного масла Mobil 1 0W-40 SN/SM/CF.

На рисунке 5 показана зависимость критерия противоизносных свойств от пробега автомобиля. Показано, что в течение пробега до 12 тыс. км критерий противоизносных свойств П постепенно увеличивается за счет увеличения концентрации продуктов старения, а дальнейшее увеличение пробега приводит к увеличению критерия П за счет уменьшения параметра износа.

Рисунок 5 –Зависимость критерия противоизносных свойств синтетического моторного масла Mobil 1 0W-40 SN/SM/CF от пробега.

Таблица 1 – Результаты испытания работавшего синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SN/SM/CF

Пробег, км	Кп	Кµ	U, мм	П
исх.	0	1	0,25	0
7636	0,123	1,04	0	0,287
8599	0,173	1,04	0,43	0,629
10768	0,180	1,09	0,28	0,648
12075	0,227	1,04	0,236	0,652
13214	0,327	1,07	0,276	0,755
15234	0,363	1,15	0,232	1,410

Проведёнными исследованиями синтетического моторного масла Mobil 1 0W-40 SN/SM/CF в двигателе от залива до слива установлено, что после пробега 15234 км. коэффициент поглощения светового потока достиг установленного предельного состояния. При этом вязкость увеличилась на 16 %, а противоизносные свойства отработанного масла превышают товарное масло на 23%.

Список использованных источников

1  Верещагин, оценки ресурса моторных масел / , // Вестн. КрасГАУ-№6. – Красноярск, 2007. – С. 169-174.

2  Берко степени окисления моторных масел на их проти­воизносные свойства/, , В.И. Ве­рещагин // Интерстроймех-2009: материалы Международной научно-технической конференции/Кырг. гос. ун-т строит-ва, трансп. и архит. – Бишкек, 2009. – С.349 –353.

3  Айнбиндер, С. Б. О механизме граничного трения / // Трение и износ. – 1983. –Т.4–. №1.– С. 5-11.

4  Ковальский, климатических условий эксплуатации двигателей на процесс старения моторного масла / , , // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. Москва. 2013. № 12.– С. 8-10.

5  Чиченадзе, , износ и смазка / , , и др– М.: Машиностроение, 2003. –С. 576.