Присадки. Общие сведения и назначение

Присадки. Общие сведения и назначение

При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.е. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались/не старели в течение длительного времени. По этой причине все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать более 20%.

Наиболее крупные производители присадок: Lubrizol, Infineum (контролируется Shell / Exxon), Oronite (контролируется Chevron) и Ethyl (ныне Afton). В общей сложности им принадлежит более 90% мирового рынка присадок.

На сегодняшний день в моторных маслах обычно используют несколько типов присадок:

  • Вязкостно-загущающие присадки (о них было сказано в предыдущей части)
  • Моющие присадки (детергенты)
  • Диспергирующие присадки (дисперсанты)
  • Противоизносные присадки
  • Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
  • Ингибиторы коррозии и ржавления
  • Антипенные присадки
  • Модификаторы трения
  • Депрессорные присадки.

Моющие присадки (детергенты)
Выполняют несколько функций. Самая важная из них - поддержание чистоты деталей двигателя. Как правило, используется несколько типов детергентов: сульфонаты, сульфофенаты и алкилсалицилаты. Могут использоваться как отдельные типы таких присадок, так и их комбинация. Принцип действия этих присадок в двигателе в точности такой же, как и у моющих средств, используемых в быту.
Кроме этого, детергенты обладают щелочными свойствами, т.е. могут нейтрализовать кислоты. Кислоты образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе, особенно дизельном, и при окислении самого масла. Нейтрализуя такие кислые продукты, эффективно предотвращается коррозия деталей двигателя. Т.е. вторая важная функция таких присадок - нейтрализация кислот и антикоррозионные свойства.
Запас нейтрализующих свойств, которым характеризуется моторное масло, называется щелочным числом, измеряется в мг КОН/г масла (мг гидроокиси калия на г масла). Щелочное число может изменяться в широких пределах: от 5 мгКОН/г (для газовых двигателей, где содержание серы в газе близко к нулю) до 100 мгКОН/г (для судовых двигателей, работающих на мазуте с содержанием серы выше 3,5%). Обычно моторные масла для автомобильных двигателей имеют значение щелочного числа в диапазоне 5...20 мгКОН/г. Значение ЩЧ не указывается на этикетке канистры масла, и при необходимости может быть получено у представителей компании-маслопроизводителя.

Очень важно помнить (!) - в реальных условиях применения масла практическое значение имеет не начальное значение щелочного числа, а скорость его падения, т.е. ухудшения нейтрализующих свойств масла. Именно изменение щелочного числа относительно его начального значения (обычно на 50%) является одним из параметров, которые используют производители техники для определения срока замены масла, а не его абсолютное значение. Скорость падения щелочного числа зависит от типа используемого детергента. Наилучшими показателями обладают алкилсалицилатные присадки (рис. 9).

Салицилатные присадки

Рис. 9 Салицилатные присадки

Shell является лидером в области разработки и применения алкилсалицилатных присадок (именно эти присадки компания использует в своих моторных маслах), что обеспечивает им наилучшую стабильность и эффективность моющих свойств по сравнению с конкурентными продуктами. Чистота двигателя - одно из важных преимуществ, которое получают потребители масел Shell. Кроме этого, алкилсалицилатные присадки обладают еще рядом дополнительных свойств, и их совокупность делает салицилатную технологию Shell уникальной.

Салицилаты: уровень свойств
Преимущества салицилатной технологии Shell

  Салицилаты Сульфофенаты Сульфонаты
Моющие свойства +++   +++
Диспергирующая способность +++ + ++
Антиокислитель­ные свойства +++ +++ -
Снижение трения +++ - +
Защита от коррозии + + +

В процессе работы двигателя количество моющих присадок уменьшается.

Диспергирующие присадки (дисперсанты)

Основная задача этих присадок - поддержание загрязнений в масле в растворенном состоянии, предотвращение их отложений на деталях двигателя, масляных каналах и др., диспергирование (растворение) крупных загрязнений (рис. 11, 12).

Действие дисперсанта

Рис. 11. Действие дисперсанта

хорошие диспергирующие свойства маслаплохие Диспергирующие свойства масла

Риc. 12 Сетка маслозаборника. Слева - хорошие диспергирующие свойства масла, справа - плохие.

Диспергирующие присадки похожи по структуре на моющие, но, как правило, не содержат металла и, соответственно, беззольные. Кроме этого, диспергирующими свойствами также могут обладать и моющие присадки. В процессе работы в двигателе диспергирующая способность масла снижается.

Противоизносные присадки
Основная функция - предотвращение изнашивания трущихся деталей двигателя в местах, где невозможно образование масляной пленки необходимой толщины. Механизм их действия заключается в образовании защитной пленки на поверхностях трения, что предотвращает износ самого металла (рис. 13).

нормальный профиль износаповышенный износ (недостаточные противоизносные свойства)

Рис. 13 Кулачок распредвала. Слева - нормальный профиль износа, справа - повышенный износ (недостаточные противоизносные свойства)

Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)

Результат окисления моторного маслаВ процессе работы масло в двигателе постоянно подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислам азота, что вызывает его окисление и ведет к образованию кислот, отложений, лаковых образований, разрушению присадок и загустеванию самого масла (рис. 14). Именно с этими негативными последствиями и призваны бороться антиокислительные присадки. Благодаря им в том числе удалось существенно увеличить интервалы замены моторных масел. Принцип их действия заключается в химической реакции при высоких температурах с продуктами, вызывающими окисление масла. Как правило, в качестве антиокислительных присадок используются осерненные эфиры, сульфиды фенатов, ароматические амины, замещенные фенолы и диалкилдитиофосфаты цинка (которые также выполняют роль противоизносных присадок).

Рис. 14 Результат окисления моторного масла


Ингибиторы коррозии и ржавления

Противоизносные присадки расходуются в процессе работы двигателя
Ингибиторы коррозии призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой органическими и минеральными кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия - образование защитной пленки на поверхности деталей и нейтрализация кислот (рис. 15). Ингибиторы ржавления в основном призваны защищать стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца. Механизм действия схожий.

Антикоррозионные свойстваАнтикоррозионные ссвойства

Рис. 15 Антикоррозионные свойства

Антипенные присадки
При сильном перемешивании масла с воздухом, что, в частности, наблюдается при работе двигателя, когда коленвал интенсивно взбалтывает масло в картере, возможно повышенное образование пены. Этому процессу также способствуют различные загрязнения, присутствующие в масле. Формирование пены значительно ухудшает эффективность смазывания деталей двигателя, что может привести к повышенному износу и ухудшению теплоотвода.

Антипенные присадки сопротивляются вспениванию путем снижения поверхностного натяжения на разделе фаз «масло-воздух».

Модификаторы трения
Для современных двигателей все чаще стараются использовать масла с модификаторами трения, позволяющими снизить коэффициент трения между трущимися деталями с целью получения энергосберегающих масел. Наиболее известные модификаторы трения - графит и дисульфид молибдена. В современных маслах их очень сложно использовать, поскольку эти вещества нерастворимы в масле, а могут быть только диспергированы в нем в виде маленьких частиц. Это требует введения в масло дополнительных дисперсантов и стабилизаторов дисперсии, однако это все равно не позволяет использовать такие масла в течение длительного времени. Поэтому в настоящий момент в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, обладающие очень хорошим прилипанием к металлическим поверхностям, формированием на них слоя молекул, снижающих трение.

Депрессорные присадки
При сильном понижении температуры масла в нем начинают образовываться кристаллы парафинов, которые, срастаясь, образуют пространственный каркас, что ведет к потере подвижности масла (оно становится похожим на желе), и в результате ухудшается низкотемпературный пуск двигателя и прокачиваемость масла по каналам. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют, но полное их удаление по технологическим и экономическим причинам невозможно (сильно возрастают затраты на получение базового масла). Обычно минеральное базовое масло имеет температуру застывания около -15°С. Возможность получения минеральных моторных масел с температурами застывания -30°С ...-35°С достигается путем введения в масло депрессорных присадок. Эти присадки предотвращают срастание кристаллов парафина, но не предотвращают их появление вообще (принцип действия такой же, как у дизельных антигелей).

Пакет присадок. Получение моторных масел
Все компоненты, входящие в состав моторного масла (противоизносные присадки, антиокислительные присадки, антикоррозионные присадки, антипенные присадки, модификаторы трения, ингибиторы коррозии, моющие и диспергирующие присадки), как правило, поставляются в виде сбалансированного пакета присадок, в котором соотношение компонентов четко фиксировано, проверено на совместимость и обеспечиваются наилучшие эксплуатационные свойства для каждого типа моторного масла с заданными требованиями. Именно по этой причине большинством производителей техники и смазочных материалов категорически запрещены дополнительные присадки в масла. Разработка нового пакета присадок часто занимает не один год и стоимость его для компании может составлять несколько миллионов долларов. Пакеты присадок смешивают по четко прописанной рецептуре с базовыми маслами (смешивание еще называют блендинг) согласно схеме, приведенной на рис. 16.

Производство моторного масла

Рис. 16. Производство моторного масла

Количество блендинговых заводов у компании Shell очень велико (несколько десятков). Источником поступления моторных масел на территорию Украины является завод в Австрии (Lobau).
Некоторые уникальные масла поставляются с заводов Канады и США. Пластичные смазки поставляются с завода в Бельгии (Ghent).


Дополнительно по теме: www.tidici.com
Полезный совет?

эксперт, ответивший на вопрос

serg
Альтруист

Похожие статьи

Комментарии

Еще нет комментариев.

оставить свой комментарий

* - скрыт от пользователей, только для уведомлений