«Автомобильные присадки и добавки»

Балабанов Виктор Иванович, Болгов Валерий Юрьевич Автомобильные присадки и добавки

Предисловие

На земном шаре в эксплуатации находится более 500 млн автомобилей, имеющих возраст более 5 лет и пробег свыше 100 тыс. км. При таком пробеге, даже при использовании современных смазочных материалов, износ некоторых деталей основных агрегатов автомобиля достигает критического уровня, что снижает ресурс, увеличивает эксплуатационные расходы и, как правило, требует дорогостоящего ремонта автомобиля.

На сегодняшний день в России более 15 млн отечественных автомобилей имеют возраст старше трех лет. Если учитывать изначально невысокое качество изготовления, межремонтный ресурс этой техники очень не велик. Кроме того, использование масел и топлива низкого качества приводит к дополнительному износу пар трения, снижению мощности, повышенному расходу топлива, угару масла, снижению эффективности эксплуатации автомобиля в целом. Все это сопряжено с серьезными материальными издержками, так как требует частого обращения в автосервис.

Обращаем Ваше внимание на то, что наряду с традиционными методами ремонта, связанными с заменой деталей, существуют более дешевые, но не менее эффективные методы решения проблем. Альтернативой классическому ремонту являются высокоэффективные средства безразборного технического сервиса узлов и агрегатов с помощью препаратов автохимии. Как правило, это высокотехнологичные составы, разработанные на основе последних достижений науки и техники, в том числе нанотехнологий.

Уважаемые автомобилисты, Вашему вниманию предлагается новая специализированная книга, посвященная известным присадкам и добавкам к различным автомобильным технологическим средам: смазочным материалам, топливу, охлаждающим, а также к стеклоочищающим жидкостям, получившим обобщенное название автохимия.

В зависимости от агрегатного состояния и растворимости в этих технологических средах препараты автохимии различают присадки и добавки. Органические маслорастворимые вещества называют присадками, они составляют самую распространенную группу. К ним можно отнести и появившиеся недавно на рынке автохимии кондиционеры поверхности. Твердые нерастворимые соединения, как правило, неорганического происхождения, называют антифрикционными добавками. К ним также относятся полимерсодержащие и некоторые другие композиции, например, на основе минералов, часто именуемые модификаторами.

В книге рассмотрены различные группы препаратов автохимии: очистители топливных систем, антигели, цетан– и октан – корректоры, ремонтно – восстановительные препараты (РВП) и технологии, в т. ч., реметаллизанты, геомодификаторы трения, кондиционеры поверхности, слоистые и нанодобавки, которые находят все более широкое применение и позволяютх значительно повысить надежность автомобильной и другой техники.

Данная книга – это своего рода доступный справочник по современным автомобильным добавкам и присадкам, который подготовлен в результате обобщения (систематизации) накопленного нами опыта. Она содержит рекомендации по их применению и ответы на наиболее часто встречающиеся вопросы по рассматриваемой проблеме.

Для «глубоко копающих» читателей, готовых и желающих более подробно разобраться во всех нюансах автохимии, в конце книги приведен список литературных источников.

Книга предназначена для автомобилистов – любителей и профессионалов; может представлять интерес для инженерно – технических работников ремонтно – транспортных предприятий, а также для преподавателей, научных сотрудников и студентов технических вузов.

Нам искренне хочется поделиться своими знаниями и опытом, сделать Вашу жизнь легче и интересней, а эксплуатацию Вашей техники более безопасной, надежной и экономичной.

Авторы выражают признательность и благодарность сотрудникам компании «Эй – Джи – Эй» за предоставленные материалы и помощь при подготовке рукописи данной книги. Авторы

Из истории автохимии

Человечество сталкивалось с решением проблем смазки деталей и приспособлений с давних времен.

...

Автохимия – препараты химической промышленности для обслуживания и ремонта систем транспортного средства, прежде всего двигателя, трансмиссии и кузова.

Еще в Древнем Египте, примерно в 2400 году до нашей эры, при транспортировке египетского каменного колосса на специальных деревянных салазках (рис. 1) между полозьями салазок и такими же деревянными болванами вводили особый смазочный материал на основе воды с добавлением оливкого масла (в качестве присадки) и ила из реки Нил (в качестве антифрикционной добавки).

Рис. 1. Изображение транспортировки египетского каменного колосса

Оливковое масло также применялось в опорах колодезных воротов времен бронзового века (V век до н. э.) для снижения силы трения и предотвращения неприятного скрипа при подъеме воды на поверхность.

Значительно позже, ориентировочно в 23…79 годах уже нашей эры Плиний Старший ( С. Plinius Secundus ) составил один из первых списков некоторых растительных и животных масел, пригодных к применению в качестве смазочных материалов. Так что «список Плиния» можно считать первым каталогом смазочных материалов в мире.

Как гласит китайская пословица XVII века, «… одна капля масла в подшипник делает повозку, а тысяча капель – корабль, готовым к эксплуатации ».

Основоположником современной науки о трении считается известный французский ученый и военный инженер Кулон ( Coulomb ) Шарль Августин, в 1781 году опубликовавший свою знаменитую книгу «Теория простых машин», которую можно считать одним из первых изданий по трибологии.

...

Трибология ( греч. tribos – трение, logos – наука) – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания, смазки и самоорганизации в машинах.

Однако еще до его рождения, в 1699 году, французский учёный Амонтон ( Amontons ) Гийом (Гильом) направил во Французскую академию письмо, в котором математически описал закон о прямой пропорциональности между нормальной силой ( N ), прижимающей одну трущуюся поверхность к другой, и силой трения ( F ) в виде:

F = μ N , где μ – коэффициент пропорциональности, названный впоследствии коэффициентом трения (рис. 2).

Рис. 2. Схема определения силы трения: F – сила трения; N – нормальная (прижимающая) сила

...

Сила трения — сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.

Гийом Амонтон писал: « Теперь, установив в достаточной мере природу трения и его законы, остается только сказать кое‑что о правилах, по которым оно может быть сведено к расчету, дабы знать, каково трение в самых сложных машинах ».

...

Трение – механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся, прижатых друг к другу тел при их относительном перемещении.

В опытах с медью, свинцом, железом и деревом Амонтон получил соотношение между силой трения F и силой нормального давления N равное 1/3. Во время своих опытов он покрывал все исследуемые образцы одним и тем же смазочным материалом – специальным жиром на основе свиного сала. С тех пор для смазывания трущихся деталей долгое время применяли искусственно производимые животные жиры, масла, древесный деготь и другие аналогичные препараты.

Великий итальянский художник, ученый, конструктор и т. д. – Леонардо да Винчи ( Leonardo da Vinci ) (1452–1519) также занимался вопросами трения. По результатам своих опытов он считал постоянным значение отношения F/N для всех материалов и равным 1/4.

Шарль Кулон, работавший на военных верфях Рошфор (западное побережье Франции), первый пришел к выводу о том, что сила трения F в подвижных соединениях зависит еще от одного параметра – адгезионной составляющей А , и переписал известную формулу в другом виде:

F = μ N + А.

В настоящее время этот закон носит наименование Амонтона – Кулона, или Леонардо да Винчи – Амонтона, который до начала XX века применялся в инженерной практике.

...

Адгезия (лат. adhaesio – прилипание) – соединение поверхностей двух разнородных твёрдых или жидких тел, связанное с межмолекулярным взаимодействием (вандерваальсовым, полярным, частично химическим или взаимной диффузией) в поверхностном слое.

Выдающийся российский механик – самоучка Иван Петрович Кулибин (1735–1818), состоя на службе при дворе российской императрицы Екатерины II, должен был изготовить плавный и бесшумный дворцовый лифт. Для этого лифта потребовались особые смазочные материалы, так как распространенные в то время смазки из растительного масла, сала и тем более дёгтя не могли быть использованы по причине неприятного, отдающего «деревней и мужиками» запаха. Применение Кулибиным твердой смазки из графита позволило оригинально решить эту деликатную проблему.

В 1763 году еще один гениальный русский механик – самоучка Иван Иванович Ползунов (1728–1766) выдвинул гениальную идею «огненной машины» (парового двигателя) и сумел собрать ее действующую модель. Он же впервые в мире изобрел двухцилиндровый двигатель.

Только через 20 лет, в 1784 году, шотландский изобретатель Джеймс Уатт ( James Watt, 1736–1819) создал такой же паровой двигатель, который положил начало строительству серийной самодвижущейся транспортной техники. Трущиеся детали такой техники было необходимо регулярно смазывать, для чего применялись различные растительные и животные смазки.

Несколько позже, в 1812 году Генри Томас Хардакр запатентовал в Англии смесь графита и свиного жира в пропорции 1: 4 для получения пластичного смазочного материала.

Лауреат Ломоносовской премии Российской академии наук, один из самых первых и самых известных отечественных ученых – смазчиков – Николай Павлович Петров в 1883 году написал в своей ставшей классической книге «Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости»: « Расходы на топливо для машин, считающихся у нас в России десятками миллионов, заслуживают самого серьёзного внимания. Увеличение расхода на топливо на 5 %, на 10 % может легко явиться вследствие неудовлетворительных условий смазывания, а это выразится в народном хозяйстве потерями миллионов рублей. Таковы теперь причины, заставляющие наших техников обратить свое внимание на правильный выбор смазочных материалов ».

Работы Н. П. Петрова получили мировую известность. Независимо от зарубежных работ Б. Тауэра и О. Рейнольдса он разработал основы теории гидродинамической смазки, а также открыл законы трения концентрических радиальных подшипников.

В конце XIX – начале XX веков произошло постепенное замещение растительных и животных жиров минеральными маслами, получаемыми из нефти. В 1936 году У. Гарди выпустил работу «Избранные труды», посвященную преимуществам минеральных масел и анализу их отличий от органических масел в механизме влияния на процессы трения.

В далеком 1899 году в Англии сэр Ч. Вейкфилд основал маленькую компанию по исследованию и выпуску автомобильных масел. Спустя десять лет компания предложила автомобилистам новый уникальный смазочный материал на основе смеси минерального и касторового масел, давший впоследствии свое имя известной во всем мире фирме – Castrol .

Однако, несмотря на высокие функциональные свойства новых нефтяных масел, уже в то время эти обыкновенные минеральные масла не в полной мере удовлетворяли стремительно возраставшим эксплуатационным требованиям, предъявляемым к ним автомобилестроителями.

В 1909 году первому российскому шоферу – Василию Никитовичу Галактионову – было вручено особое свидетельство (аналог современного водительского удостоверения), где было указано, что его обладатель имеет право ездить по всей Российской Империи. Однако об автохимии он, пожалуй, на тот момент еще ничего не слышал, так как официальный отсчет её истории начался только в следующем году. Именно в начале 1910 года компания Castrol в первые стала добавлять к своим смазочным материалам дополнительные химические соединения и вещества (аддитивы – лат. additio – прибавление). Вначале это были обыкновенные соединения серы и молотый графит. Так что сейчас уже можно говорить о юбилее – вековой истории автохимической промышленности.

Начиная с 1920 года, практически все производители смазочных материалов начали разрабатывать и вводить в свою продукцию специальные присадки к маслам. В 1935 году фирма Castrol одной из первых в мире применила для повышения ресурса двигателя присадки на основе органических соединений хрома. Для разрабатываемых в те годы высокофорсированных (теплонагруженных) двигателей нефтяные масла оказались непригодны, так как они окислялись уже при 120 оС. Поэтому в 1949 году фирма одной из первых выпустила моторные масла с антикоррозионными и антиокислительными присадками.

...

Коррозионная активность нефтепродукта оценивается по коррозии на поверхности металлического образца после испытаний в этом нефтепродукте. Коррозия медных образцов оценивается изменением цвета, чугунных и стальных образцов – количеством очагов коррозии (пятен, точек, потускнений), а свинцовых образцов – потерей их веса.

Любительская автохимия зародилась в 1942 году в Чикаго (США), когда по заказу автомобильного концерна « General Motors » компания « CD-2 » впервые разработала и выпустила в розничную продажу банку с антифрикционной присадкой к моторному маслу.

Ставший в настоящее время общепринятым термин «трибология» был впервые применен британскими учеными – экспертами в развернутом рапорте Парламенту Великобритании в 1966 году, когда рабочая группа под руководством профессора Питера Н. Джост ( Jost H. Peter ) – в настоящее время президента Международного трибологического совета ( International Tribology Council , Лондон, Великобритания), и по поручению английского Министра образования и науки того времени лорда Франка П. Боудена ( Bowden Frank Philip ) (1903–1968) доложила о значении смазки для промышленности, экономики и государства в целом.

Рынок автохимии в Российской Федерации начал формироваться сравнительно недавно – в начале 90–х годов ХХ века. Динамика изменения ассортимента данного рынка по основным группам товаров (в самом общем виде) за последние двадцать лет представлена в табл. 1.

Таблица 1. Ассортимент рынка автохимии Российской Федерации в 1991–2010 годах

Согласно данным, приведенным в таблице 1, наибольшие изменения ассортимента товаров автохимии коснулись присадок и добавок к моторному маслу, присадок к бензину, клеев, адгезивов, герметиков, а также смазок и консервантов. Столь существенный рост свидетельствует о повышенном потребительском интересе к данным видам товаров.

...

Дизельное топливо – моторное топливо для дизельного двигателя внутреннего сгорания, а также газодизелей. Жидкий продукт желтоватого (соломенного) цвета с определенными физико – химическими характеристиками, получаемый из керосиново – газойлевых фракций прямой перегонки нефти (см. также «Солярка»).

В настоящее время на российском рынке автохимии в основном представлены препараты ведущих мировых производителей, а также некоторые образцы отечественного производства, которые набирают известность и популярность среди автомобилистов.

Были проведены опросы 550 респондентов на предмет степени известности среди автомобилистов средств автохимии, представленных на российском рынке, результаты которого представлены в табл. 2, с указанием страны – производителя и ценового сегмента.

Таблица 2. Известность марок автохимии, представленных на российском рынке

Согласно полученным данным, наибольшей известностью на рынке пользуется продукция американских фирм – производителей, а именно: Hi‑Gear, ER , K W, Preston и некоторые другие. Безусловное доминирование американской продукции на российском рынке легко объясняется развитостью этого рынка в самих Соединенных Штатах, накопленным в этой связи огромным опытом американских производителей и искушенностью маркетологов. Из российских препаратов, благодаря применению международных приемов при их выводе на российский рынок, немалым успехом пользуются торговые марки Fenom и AGA. В конце 1980 – начале 1990–х годов рынок автохимии в развитых странах переживал настоящий бум. Внедрение информационных технологий в химическую промышленность позволило создавать более эффективные препараты, а огромный автомобильный парк обеспечил устойчивый высокий спрос. В последующие десять лет тенденции развития данного рынка на Западе и в России имели противоположную направленность: если в развитых странах наметился определенный спад, обусловленный повышением качества производимых автомобилей, масел и технических жидкостей, то емкость российского рынка автохимии постоянно увеличивалась. В первую очередь это можно объяснить не менее, чем десятилетним технологическим отрывом автомобильной промышленности стран Запада от российской, последствия которого представлены в табл. 3.

Таблица 3. Особенности отечественного автомобильного рынка

В России 90–х годов прошлого века существовали внутренние условия для развития рынка автохимии. Наблюдался резкий рост парка частных и коммерческих автомобилей. Начиная с 1993 года, российский легковой автомобильный парк увеличивался примерно на 1 млн машин в год, достигнув уже к 2000 году 25 млн автомобилей.

...

Надежность – свойство объекта (прибора, инструмента, машины, агрегата, детали и т. д.) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Сменилось поколение легковых отечественных автомобилей. Выход на рынок переднеприводных семейств ВАЗ и «Москвич» потребовал более качественных автомобильных масел и технических жидкостей для их должного обслуживания.

Существенный рост числа подержанных иномарок, эксплуатируемых на территории постсоветского пространства (табл. 4), неприспособленность к российским условиям эксплуатации и высокая стоимость ремонта этих автомобилей побуждали владельцев искать альтернативные способы продления безремонтного пробега и снижения эксплуатационных затрат.

Таблица 4. Примерное соответствие автомобилей экологическим классам выбросов, в зависимости от их года выпуска и страны происхождения

* В Европейский Союз входят: Австрия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Кипр, Латвия, Литва, Люксембург, Мальта, Нидерланды, Польша, Португалия, Румыния, Словакия, Словения, Финляндия, Франция, Чехия, Швеция и Эстония.

К настоящему времени рынок автохимии в России можно считать в целом сформировавшимся. На нём представлены все основные группы товаров и большинство мировых производителей. Также началось развитие российского производства автохимии. За последние годы произошла профессионализация продавцов, в качестве которых выступают небольшие оптовые фирмы. Все вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что автохимия в России в полной мере является отраслью «рыночной субэкономики».

Важнейшим блоком информации о внешней среде, необходимым для разработки стратегии, является маркетинговая информация о потребителях продукции. Для оценки финансовой привлекательности российского рынка присадок был проведен анализ потенциала российского рынка присадок. В основу метода анализа потенциала рынка была положена зависимость объема потребления от числа потребителей.

В целом сегодня емкость российского рынка автохимии оценивается примерно в 250–280 млн долларов в год, что делает этот рынок весьма привлекательным, особенно для компаний, ориентированных на инновации и обладающих эффективными уникальными ресурсосберегающими технологиями.

...

Ресурс – наработка (продолжительность или объём работ) объекта от начала эксплуатации или её возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

По данным TNS Gallup , примерная численность покупателей автохимии в Москве – 1 120,8 тыс. человек, что составляет около 41 % от общего числа автовладельцев. По данным розничных торговых сетей, в среднем каждый из покупателей совершает покупку один раз в три месяца, затрачивая каждый раз около 350 р. (12 долларов США). Таким образом, емкость московского рынка автохимии оценивается в 40,3 млн долларов США в розничных ценах.

Если учесть, что московский парк автомобилей составляет 13 % от всего российского автопарка, а также соотношение московского и регионального платежеспособного спроса, то можно оценить емкость национального рынка автохимии на уровне 150–180 млн долларов США. При этом типовой портрет покупателя остается неизменным для всех регионов России – мужчина среднего возраста со средним или высоким достатком.

Стремительное развитие науки и техники, рост нагрузок и скоростей при эксплуатации автомобильного и других видов транспорта потребовали дальнейшего повышения качества применяемых смазочных материалов. Новое развитие автохимическая промышленность получила в конце XX века с приходом в эту отрасль ученых и практиков из фирм – разработчиков и производителей препаратов класса « Hi‑Tech » (высоких технологий), применяемых ранее только в военной и космической промышленности, например нанотехнологий.

...

Нанотехнология — (греч. nanos – карлик, приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10—9 м), процесс разделения, сборки и изменения свойств материалов путем воздействия на них одним атомом или одной молекулой вещества.

В настоящее время возникло и успешно развивается самостоятельное научно – техническое направление – безразборный технический сервис.

...

Безразборный сервис (англ. service — производить осмотр и текущий ремонт) – к омплекс технических и технологических мероприятий, направленных на проведение операций технического обслуживания и ремонта узлов и механизмов без проведения разборочно – сборочных операций. Безразборный сервис может включать операции обкатки, диагностики, профилактики, химмотологического тюнинга, очистки и восстановления, как отдельных трущихся соединений, так машин и механизмов в целом.

К безразборному сервису относятся не только сами присадки и добавки к различным автомобильным технологическим средам, но и в большой степени особые препараты и технологии по их применению, часто называемые «специальная обработка» (англ. Special Treatment ). Из‑за особенностей применения и функционирования в одних условиях они могут проявлять свои самые положительные качества, в других будут менее эффективными, в – третьих, бесполезными, а иногда даже вредными. Что это за условия, и каковы особенности применения данных препаратов автохимии, раскрывается в следующих разделах данной книги.

Базовые присадки к смазочным материалам

Смазочные масла по их назначению классифицируют на следующие основные группы: моторные, индустриальные, трансмиссионные, турбинные, компрессорные, приборные и некоторые другие более узкого специального назначения. Наиболее масштабной по объему производства и ассортименту является группа моторных масел: для бензиновых (карбюраторных) двигателей, дизелей и двигателей, работающих на газовом топливе. К этой же группе относятся универсальные масла, применяемые в двигателях разной конструкции. В группу индустриальных масел для промышленного оборудования входят масла для гидравлических систем (гидравлические жидкости), направляющих скольжения, шпинделей, зубчатых передач и др. Трансмиссионные масла подразделяются на масла, используемые для смазывания механических, гидромеханических и гидростатических передач.

Масла для двигателей внутреннего сгорания принято называть моторными маслами. Иногда их называют также картерными маслами. К этой группе относятся масла, предназначенные для смазывания карбюраторных, дизельных и авиационных поршневых двигателей, а также масла для двухтактных бензиновых двигателей.

Современные моторные масла представляют собой сбалансированный коллоидный раствор многих функциональных присадок в базовой минеральной (нефтяной) или синтетической основе, обеспечивающих основные функциональные свойства моторных, да и трансмиссионных масел.

В зависимости от вида базового масла (основы) моторные масла подразделяются на:

1.  Минеральные масла , получаемые в процессе переработки (перегонки) нефти и состоящие из молекул разной длины (длина углеводородных цепочек – 20…35 атомов) и разного строения (рис. 3).

К основным примесям, присутствующим в минеральных основах, относятся:

– соединения серы ( sulfur compounds ) и органические кислоты ( organic acids ), способные вызывать коррозию металлов;

– непредельные углеводороды ( unsaturated hydrocarbons ), снижающие антиокислительную стойкость масла;

Рис. 3. Схема взаимодействия синтетического (вверху) и минерального (снизу) масел с поверхностями трения

– смолистые и асфальтеновые соединения ( resins, bitumen ), образующие при работе лаковые отложения и нагар на горячих поверхностях деталей, ухудшающие низкотемпературные свойства и подавляющие эффективность антиокислительных и антикоррозионных присадок;

...

Нагар – отложения на поверхности камеры сгорания, состоящие в основном из карбонов и карбоидов и способные вызывать интенсивное изнашивание деталей цилиндропоршневой группы.

– парафины ( wax ) – растворенные в масле твердые углеводороды, которые повышают температуру застывания масла и ухудшают его низкотемпературную фильтруемость;

...

Температура застывания – показатель способности масла или дистиллятного топлива оставаться текучим при низких температурах. Это наименьшая температура, при которой жидкость остается текучей после охлаждения в определенных условиях.

– полициклические соединения ( polycyclic aromatics, PCA ), также снижающие низкотемпературные свойства масла и способствующие образованию смолистых отложений и нагара.

Как видим, все эти соединения в той или иной степени снижают качество готового нефтехимического продукта. Вследствие неоднородности основы и наличия многих примесей наблюдается нестабильность вязкостно – температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению и другие отрицательные свойства. Индекс вязкости (ИВ) лучших минеральных основ не превышает 100 единиц. Повышение вязкостных характеристик минеральных масел достигается специальными загущающими присадками.

...

Индекс вязкости – эмпирическое число, которое указывает на степень изменения вязкости масла при изменении температуры. Масла с высоким индексом вязкости проявляют меньшую зависимость вязкости от температуры, чем масла с низким индексом вязкости. Для повышения индекса вязкости проводят глубокую гидроочистку базовых масел или используют вязкостные присадки (маслорастворимые полимеры) или синтетические (полимерные) масла.

2.  Синтетические масла ( Fully Synthetic, Voll Synthetic , 100 % synthetic ), получаемые путем химических реакций, направленных на образование однотипных молекул органических веществ с заданными свойствами, в качестве которых выступают полиальфаолефины (ПАО), алкилбензолы или эфиры (эстеры).

...

Полиальфаолефины (ПАО)  – углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов, получаемые путем полимеризации коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Служат основой для производства синтетических моторных масел.

Для производства ПАО обычно используются бензиновые молекулы или нефтяные газы – бутилен и этилен, из которых путем полимеризации (химического составления) получают короткие углеводородные цепочки – мономеры из 3…5 атомов. К достоинствам ПАО относятся: низкая температура застывания (до —60 оС), невысокая восприимчивость к перепадам температур, низкая испаряемость и окисление. В то же время стоимость такой основы моторного масла в 4,5 раза выше обычной минеральной.

...

Эстеры ( греч. a ither – эфир) – сложные эфиры, получаемые нейтрализацией спиртами карбоновых кислот рапсового масла, смолы хвойных деревьев и кокосовой копры. Применяются в качестве присадок к моторным маслам. Молекулы эстеров обладают электрическим зарядом (полярны), притягивающим их к поверхности трения в зоне контакта.

Электрический заряд так распределен в молекулах эстеров, что полярная молекула притягивается к металлу одним концом, образуя плотный молекулярный ворс. Исходная вязкость эстеров задается еще на этапе производства основы, так как чем более тяжелые используются спирты, тем выше получается вязкость масляной основы. При этом можно вообще отказаться от загущающих присадок, которые в процессе работы двигателя постепенно «выгорают», приводя к окислению («старению») масла. В настоящее время существуют технологии изготовления полностью биологически разлагаемых масел (биомасел) на основе эстеров.

...

Кинематическая вязкость – основной показатель смазочных масел, показывает зависимость между динамической вязкостью и плотностью жидкости. Ее определяют в капиллярных вискозиметрах путем измерения времени протекания известного объема жидкости через небольшое калиброванное отверстие при заданной температуре. Единицы измерения кинематической вязкости – мм2/с или сантистоксы (сСт).

Моторное масло на основе эстеров обойдется потребителю примерно в 10 раз дороже, чем на минеральной основе. Например, литр эстеровой моторной «синтетики» стоит минимум 15–20 долларов США. Поэтому эстеры добавляют к другим масляным основам в качестве присадок (обычно 3…5 %).

...

Динамическая в язкость – внутреннее трение или свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под влиянием действующих на них внешних сил. Она характеризует несущую способность и прокачиваемость жидкости, измеряется с помощью вискозиметров и обозначается в Па·с или пуазах.

Как уже отмечалось, синтетические моторные масла обладают более высокой вязкостно – температурной характеристикой (ВТХ) по сравнению с маслами на минеральной основе. Температура потери подвижности синтетических моторных масел может быть существенно ниже (до —650 оС), чем у минеральных, а вязкость при температурах 250…3000 оС в 2–3 раза выше, чем у равновязких им минеральных масел при 1000 оС.

Благодаря высокому индексу вязкости, синтетическое масло позволяет поддерживать оптимальную толщину масляного клина как при низких, так и при высоких температурах, что, в свою очередь, снижает износ деталей двигателя, особенно в условиях экстремальных температур.

Так, при низких температурах «синтетика» сохраняет свою текучесть, что обеспечивает максимально быстрое поступление масла к узлам трения и снижает износ деталей при пуске, а низкая испаряемость позволяет экономить на угаре масла.

Более равномерная молекулярная структура способствует снижению внутреннего трения, за счёт чего повышается эффективность работы двигателя и снижается температура масла.

Синтетические масла имеют лучшую термическую стабильность, низкую испаряемость и малую склонность к образованию высокотемпературных отложений. Они превосходят минеральные масла по антиокислительным свойствам, диспергирующей и механической стабильности, обладают равными или лучшими противозадирными и противоизносными свойствами. Поэтому синтетические масла с успехом применяются в высокофорсированных теплонапряженных ДВС.

...

Задир – катастрофический износ, наблюдаемый в парах трения из‑за местного сваривания и разрушения мест сварки. Его можно предотвратить использованием противоизносных, противозадирных присадок и модификаторов трения.

Благодаря своим свойствам синтетические масла могут эксплуатироваться 20 и более тысяч километров пробега автомобиля без замены. Расход синтетических моторных масел на угар на 30…40 % меньше по сравнению с минеральными.

...

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия до наступления разрушения или другого предельного состояния. Предельное состояние устанавливается в соответствии с изменениями параметров, условий безопасности, экономических показателей, необходимости первого капитального ремонта и т. п.

В то же время, наряду с высокой ценой традиционных компонентов, таких как ПАО и эстеры, синтетические масла обладают более высокой, чем у «минералки», активностью по отношению к материалам уплотнений, в них хуже растворяются дополнительные присадки, которые используются при производстве современных моторных масел. При этом эстеры (эфиры) очень требовательны к отсутствию в масле влаги, в том числе водяного конденсата.

3.  Частично синтетические (полусинтетические) масла ( Semi‑Synthetic, Teil Synthetic, Synthetic, Synthetic Based, Synthetic Blend ), состоящие из смесей минеральных и синтетических базовых масел.

Как показывает практика, большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, а частично и полностью синтетические масла, на самом деле являются гидрокрекинговыми (НС) маслами, которые достаточно успешно совмещают высокие качества синтетики с неагрессивностью «минералки» при более доступной цене.

...

Гидрокрекинг ( греч. hydor – вода, англ. c racking – расщепление) – технология химического синтеза моторных масел, заключающаяся в воздействии (насыщении) водородом в присутствии специального катализатора на высококипящие (тяжелые) нефтяные фракции, а также на легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции и вторичные продукты их термокаталитической переработки для получения бензиновых фракций, реактивного и дизельных видов топлива, смазочных материалов и т. д.

В отличие от ПАО, гидрокрекинговые масла получают не из коротких бензиновых мономеров, а из тяжелых и длинных углеводородов. Длинные углеводородные цепочки разрушают (крекингом) на более короткие «масляные», но с однородной структурой. К местам разрыва в новых укороченных молекулах прикрепляют водород, т. е. происходит «гидрирование + крекинг = гидрокрекинг». В результате НС – синтеза получают базовое масло с очень высокими вязкостно – температурными характеристиками с индексом до 130…150 единиц.

...

Гидрокрекинговое масло – смазочное масло, полученное путем перегонки и глубокой очистки нефти на основе гидрокрекинга, улучшенное специальными синтетическими присадками, обладает лучшими свойствами, чем чисто минеральное масло, но большим нагарообразованием и коррозионной активностью, чем чисто синтетическое масло.

Одним из этапов изготовления гидрокрекинговых масел является введение специальных вязкостных присадок, в результате чего индекс вязкости еще больше увеличивается, и может достигать 180 единиц, что сопоставимо со 100 %-ным синтетическим маслом. К тому же, НС – масла не разрушают материал уплотнений, менее восприимчивы к наличию влаги, обладают лучшими синергетическими свойствами с дополнительными присадками, чем ПАО или эстеры.

...

Синергетика (греч. s ynergetikos – совместимый) – научное направление, изучающее общие закономерности, управляющие процессами самоорганизации в системах разного рода: биологических, технических, химических и т. д.

Нужно сказать, что реальное содержание ПАО в обычной полусинтетике не более 30…35 % (чаще 15…25 %), остальное – минеральная основа и специальные присадки. Как видно, основные компоненты синтетических масел – ПАО и эстеры – также являются своего рода присадками при изготовлении моторных масел. Гидрокрекинговые масла состоят из НС – компонента примерно на 80 %, остальные 20 % приходятся на пакет присадок (рис. 4).

Рис. 4. Примерное содержание присадок в моторном масле: 1 – базовое масло (80 %); 2 – вязкостные присадки (10 %); 3 – остальные присадки (10 %)

При аналогичном качестве стоимость гидрокрекинговой основы всего в 2 раза выше минеральной, но в 2,5 раза ниже стоимости ПАО и в 3–5 раз дешевле эстеров.

Современные моторные масла используются для уменьшения трения, снижения износа и предотвращения задира контактируемых поверхностей. Масло отводит теплоту от трущихся деталей и уплотняет зазоры, в первую очередь в зоне цилиндропоршневой группы двигателя.

Износ различных узлов и деталей двигателей внутреннего сгорания зависит от ряда факторов, определяемых особенностями конструкции и техническим состоянием двигателя, условиями его эксплуатации, качеством применяемого топлива и масла и т. п.

Интенсивность изнашивания увеличивается в случае:

– попадания абразива в смазочную систему (роль абразива могут играть также продукты разложения масла, образующие зольные отложения) или при переходе с нефтяного топлива на топливо не нефтяного происхождения (в частности спиртовое);

...

Интенсивность изнашивания – отношение величины износа поверхностей трения (в принятых единицах) к пути трения или объёму выполненной работы. Различают линейную, весовую, энергетическую интенсивности изнашивания.

– повышения содержания серы в топливе;

– накопления в масле воды или другой охлаждающей жидкости;

– повышения химической активности масла;

– увеличения расхода масла на угар вследствие повышенного пенообразования масла и т. д.

...

Абразивный материал – минерал естественного или искусственного происхождения, частицы которого имеют высокую твёрдость и обладают способностью микрорезания (царапания, скобления и т. д.). Разрушение поверхности детали в результате её взаимодействия с такими частицами называют абразивным изнашиванием.

Повышение надежности работы двигателя достигается и другими способами, приводящими к снижению износа. Например, наличие в масле воды снижает его способность противодействовать изнашиванию трущихся поверхностей. С целью удаления из масла воды, механических примесей, и других продуктов, присутствие которых может отразиться на работе двигателя в процессе эксплуатации, увеличивают эффективность работы средств очистки.

Условия работы моторного масла определяются различными рабочими температурными нагрузками на узлы и детали двигателя, смазываемые моторным маслом (цилиндропоршневая группа, подшипники, механизм газораспределения и т. д.). Для обеспечения надежной подачи моторного масла к различным агрегатам двигатели оснащены специальными приспособлениями (смазочной системой): емкостью для хранения масла, средствами очистки (фильтрами), масляной магистралью, насосами и т. п.

Функциональные свойства многих масел ранее оценивали, прежде всего, по их вязкостно – температурным характеристикам и смазочной способности. В настоящее время требования к эксплуатационным свойствам масел значительно расширились и ужесточились, что потребовало введения большого числа показателей свойств масел. В общем случае смазочные масла должны обладать следующими характеристиками:

1) оптимальными вязкостно – температурными свойствами, обеспечивающими подвижность при низких температурах, и создание прочной смазочной пленки на рабочих поверхностях в широком диапазоне температур;

2) смазывающими свойствами, обеспечивающими минимизацию трения и различных видов изнашивания;

3) высокой устойчивостью к окислению, предотвращающей значительные изменения химического состава смазочных масел в процессе их работы;

4) моющими свойствами, влияющими на снижение склонности масел к образованию различного состава смолистых отложений на рабочих поверхностях и в смазочной системе;

5) низкой коррозионной активностью;

6) удовлетворительными защитными свойствами, позволяющими маслу предохранять металл от атмосферной коррозии.

Смазочные масла также должны обладать низкой испаряемостью, пенообразующей способностью, не вступать в соединение с водой (эмульгироваться), не оказывать отрицательного влияния на уплотнительные материалы, не быть токсичными, не подвергаться биоповреждениям, не изменять своих свойств при хранении и регенерации, легко транспортироваться, не вызывать загрязнения окружающей среды и т. д.

Несомненно, к важным факторам обеспечения длительного и эффективного срока службы автомобильной техники относится не только высокое качество ее эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, но и качество применяемых топливно – смазочных материалов (ТСМ) и других препаратов автохимии. Как уже неоднократно отмечалось, основным способом повышения функциональных свойств смазочных материалов является применение дополнительных присадок и добавок.

Различные препараты для применения в качестве каких‑либо добавок к топливно – смазочным материалам изначально были созданы для повышения их противоизносных, антифрикционных, экономических и экологических свойств, т. е. для профилактики износа и поддержания техники в работоспособном состоянии. Большинство из них и сейчас выпускается для этих целей.

В настоящее время, наряду с принятыми и широко распространенными показателями (противоизносными, защитными, антикоррозионными, диспергирующими, стабилизирующими, вязкостно – температурными, антиокислительными, противопенными и др.), для моторных масел введены новые – демпфирующие, противопиттинговые и др. Для их обеспечения разрабатываются новые технологии производства базовых масел и присадок к ним.

...

Питтинг – (англ. p it – делать ямки )  – местная коррозия металлической поверхности вследствие разрушения граничных слоев смазки, ограниченная точкой или малой областью, которая имеет форму каверны. Питтинг уменьшается в присутствии присадок, снижающих напряжения сдвига, таких как дисульфид молибдена или графит.

При эксплуатации машин и механизмов происходят значительные химические и физические изменения в маслах, т. е. изменяются их состав и свойства, что влияет на эксплуатационные свойства масел. Для предотвращения подобных изменений в большинство смазочных масел вводят специальные вещества и их композиции. В зависимости от состояния и растворимости в масле эти вещества получили разные названия. Органические маслорастворимые продукты составляют самую распространенную группу и называются присадками. Твердые нерастворимые вещества, как правило, неорганического происхождения, называются антифрикционными добавками, а полимерсодержащие композиции – модификаторами. Имеются также кондиционеры и рекондиционеры металла.

...

Кондиционер (рекондиционер) металла (поверхности) (англ. air – condition – состояние воздуха) – вещество и механизм воздействия на металл (поверхность), позволяющие восстанавливать структуру и состав металла (поверхности), на который он воздействует посредством доставки необходимых компонентов (среды и энергии) от внешних источников (препаратов), а также придавать трущимся поверхностям высокие антифрикционные и противоизносные свойства.

Существует более ста органических и металлоорганических присадок, предназначенных для повышения устойчивости масел к окислению, абсолютного значения их вязкости, а также смазочной способности. Одновременно они снижают зависимость вязкости масла от температуры, температуру застывания, замедляют коррозию металлических поверхностей, уменьшают нагары на деталях двигателей и т. д.

По своему действию присадки разделяют на: противоизносные, антифрикционные, антиокислительные, вязкостные (загущающие), депрессорные, противопенные и др. (табл. 5).

Таблица 5. Некоторые функциональные присадки, используемые в смазочных маслах

...

Дисперсант – присадка, которая способствует поддержанию твердых загрязнений в картерном масле в состоянии коллоидной суспензии, предотвращая образование шламов и лаков на деталях двигателя. Обычно это беззольные, не содержащие металла соединения, используемые в сочетании с детергентами.

В основном присадки вводят в масла в небольших количествах: от долей до нескольких процентов (в композициях их общая концентрация может доходить до 15 % и более). Исключение составляют вязкостные присадки, которых может добавляться до 20…30 %, что значительно изменяет свойства базовых масел. Высокий уровень концентрации присадок приводит к тому, что незначительное изменение баланса, например, вследствие попадания в масло топлива, влаги, а также окисления при работе существенно снижает его стабильность. Поверхностно – активные вещества (ПАВ) присадок теряют свои свойства, вступая в реакцию с влагой и топливом, в результате снижается не только эффективность их применения, но и ухудшаются трибологические свойства базовых смазочных материалов.

По химическому составу присадки к смазочным материалам представляют собой производные различных органических соединений – алкилфенолов, аминов, дитиофосфорных, дитиокарбаминовых, салициловых кислот и ряда других веществ.

Присадки состоят из молекул одной или нескольких полярных групп и одной или нескольких неполярных. Полярные группы обусловливают адсорбцию молекул ПАВ присадок на границе между маслом и металлом. По группе активной (полярной) составляющей присадки подразделяют на серо-, фосфор-, кислород-, хлор-, азот– и борсодержащие. Неполярные группы (алкильные радикалы, нафтеновые или ароматические кольца и их сочетания) определяют растворимость присадок в маслах.

Большинство базовых присадок являются техническими продуктами, представляющими собой раствор активного компонента в масле или другом растворителе. В таком виде под различными условными названиями и индексами выпускаются производные мочевины, сульфонаты, сукцинимиды, эфиры фосфорной кислоты и многие другие присадки.

Рассмотрим основные группы присадок к смазочным маслам.

Для предотвращения или уменьшения образования лаковых отложений и осадков на преимущественно горячих металлических рабочих поверхностях, предупреждения пригорания поршневых колец, а также повышения коллоидной стабильности масла (поддержание во взвешенном состоянии примесей органического и неорганического характера – сажи, нагара, частиц солей свинца размером 0,04 мкм, которых в масле может быть до 10 %) в моторные масла вводят моющие (детергенты) и диспергирующие (диспергенты) присадки.

Моющие присадки блокируют агломерацию асфальтенов в твердые частицы (нагар) размером 0,6…1,5 мкм. Таким образом они препятствуют возникновению и росту отложений на металлических поверхностях, повышению вязкости масла и возникновению шлама, чем значительно снижают абразивный износ деталей двигателя.

...

Шлам – темный осадок, по консистенции подобный гелю, который накапливается на неподвижных внутренних поверхностях двигателя. Обычно легко удаляется, если не превращается под действием нагрева в углеродистые отложения. Его образование связывают с перегрузкой масла нерастворимыми загрязнениями.

Моюще – диспергирующие присадки условно делят на зольные и беззольные. В молекуле зольных присадок содержатся полярные группы, которые адсорбируются на частицах – продуктах окисления масла, препятствуя их росту и предотвращая образование отложений и лаков на деталях двигателя. Зольные моющие присадки повышенной щелочности способствуют нейтрализации кислот, оксидов азота, ди– и триоксидов серы (что особенно важно в случае дизельных видов топлива), образовавшихся при окислении масла в процессе эксплуатации двигателя. Это достигается за счет протекания щелочной реакции. Моющие присадки выбирают в зависимости от условий работы масла, особенностей конструкции двигателя и специфики его эксплуатации. Концентрация моющих присадок в масле составляет 3…15 % (иногда выше). Она не должна быть слишком большой, иначе может наблюдаться повышенное абразивное изнашивание из‑за высокой зольности масла.

...

Число нейтрализации – мера кислотности или щелочности масла. Число представляет собой массу в миллиграммах кислоты (НСl) или основания (КОН), требуемых для нейтрализации одного грамма масла.

При производстве отечественных моторных масел применяют детергенты трех классов: алкилфеноляты, сульфонаты и алкилсалицилаты щелочноземельных металлов. В нормальных солях содержатся стехиометрические соотношения количества металлов, соответствующие щелочности кислот, а щелочные (высокощелочные, суперщелочные, гиперщелочные) соли содержат значительное количество оксидов металлов, гидроксидов, карбонатов и т. д. в коллоидно – дисперсной форме. Моющие присадки, содержащие соли металлов, долгое время находили широкое применение. Однако в последнее время их применение стало ограничиваться в связи с повышением доли беззольных дисперсантов и антиокислительных присадок.

Практически одновременно с проблемой улучшения моющих свойств масел встала задача повышения их окислительной стабильности при повышенных рабочих температурах. При высоких температурах в присутствии атмосферного воздуха происходит окисление (старение) смазочного материала.

В оптимально очищенных минеральных маслах изначально содержатся природные сернистые и азотные ингибиторы, обеспечивающие стабильность и срок службы масел, достаточные для применения во многих областях, но они не отвечают всем необходимым требованиям в случае моторных и трансмиссионных масел. К тому же сера, являясь эффективным ингибитором окисления, оказывает коррозирующее действие. Соединения, в которых одновременно содержатся сера и фосфор, значительно эффективнее, чем ингибиторы, содержащие эти элементы по– отдельности, поэтому они применяются главным образом в виде ингибиторов для моторных масел.

Для предотвращения каталитического ускорения окисления углеводородных масел под действием ионов металлов и сплавов, особенно цветных (таких как медь, марганец, кобальт), они должны быть связаны в виде комплексов и осаждаться в виде нерастворимых соединений металлов. Для этих целей в смазочные масла добавляются антиокислительные присадки (до 2 %), которые отвечают за стабильность химического состава масла, особенно при высоких температурах.

Соединения селена (диалкилселенид) также могут применяться в качестве ингибиторов, имея хорошие антиокислительные свойства в синтетических маслах при температуре до +270 °C. Однако они применяются довольно редко из‑за коррозионной активности по отношению к меди, алюминию, серебру (иногда, к стали и чугуну), а также вследствие высокой стоимости.

С 1951 года для эксплуатации двигателя при высоких рабочих температурах, а также его запуска при низких температурах стали выпускать всесезонные масла. Оптимизация зависимости вязкости таких масел от окружающей температуры и рабочей температуры двигателя достигается сочетанием маловязкой базовой основы, которая обеспечивает пониженные вязкостные свойства масла при низких пусковых температурах, и специальных синтетических вязкостных присадок, создающих требуемую вязкость при повышенных рабочих температурах.

Известно, что в момент пуска трущиеся детали двигателя подвергаются значительному износу. Имеется термин – пусковой износ. При одном только пуске ДВС длительностью несколько секунд износ значительно больше, чем при работе двигателя на установившемся режиме в течение нескольких часов. Пусковой износ зависит от вязкости масла – малая вязкость обеспечивает более низкий пусковой износ вследствие лучшего поступления масла к узлам трения.

...

Изнашивание – п роцесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

В установившемся режиме, наоборот, лучше работают более вязкие масла.

Для уменьшения трения и изнашивания различных узлов и деталей двигателя масла должны обладать такими вязкостно – температурными свойствами, которые бы обеспечивали и быстрый пуск двигателей, и надежную работу в последующий период.

Для повышения вязкости смазочных масел и индекса вязкости при нагреве в них добавляют вязкостные (загущающие) присадки («модификаторы вязкости»). Такие масла называют загущенными. Загущающие присадки в сочетании с присадками, улучшающими трибологические свойства моторных масел, позволяют создавать энергосберегающие масла.

В то же время масла с загущающими присадками постепенно теряют свою вязкость (загустевают). Это не только результат испарения самых низкокипящих фракций, так как температура в картере двигателя может достигать 180 °C, но и механической, а также термохимической деструкции (окисления) полимерных молекул загущающих присадок на мелкие фрагменты, эффективность которых значительно снижается.

В отличие от незагущенных масел, вязкость которых зависит в основном от температуры смазочного материала и рабочего давления, загущенные масла обладают еще способностью изменять свою вязкость в зависимости от напряжения и градиента скорости сдвига. Они проявляют временное падение вязкости с увеличением скорости сдвига, например, между поршнем и стенками цилиндра двигателя. Такие вещества (резиновый клей, густотертая краска, битум и др.) называют «разжижаемые сдвигом», а их вязкость называют кажущейся, так как она снижается при определенном градиенте скорости сдвига, и тем больше, чем ниже температура базового масла.

Загущающие присадки на основе полиметакрилатов ПМА В-1, ПМА В-2, «Дизакрил» представляют собой масляные растворы эфиров метакрилатовой кислоты и масел синтетических жирных спиртов. При низкой температуре, когда масло достаточно вязкое, молекулы полиметакрилатов находятся в скрученном состоянии и мало влияют на вязкость. С ростом температуры они расправляются и повышают вязкость (рис. 5). Полимеры компенсируют значительную потерю вязкости самого масла при повышении температуры, таким образом, индекс вязкости масла повышается.

Рис. 5. Молекула полиметакрилата (вязкостной присадки) при различной температуре масла

Поэтому загущенные масла наряду с высоким индексом вязкости, обеспечивающим минимальные потери мощности на трение и экономию топлива при нагреве, обладают хорошей текучестью при низких температурах, способствуют легкому и быстрому пуску двигателя в холодное время года, не образуют большого количества нагара.

Чтобы выдерживать большие сдвиговые и нормальные нагрузки, смазочные материалы должны иметь высокую несущую способность. Для обеспечения этих свойств в моторные масла (для снижения износа пар трения кулачок – толкатель), в трансмиссионные масла (особенно для гипоидных передач, имеющих конические шестерни со спиральными зубьями), в гидравлические жидкости и смазочно – охлаждающие среды добавляют противозадирные присадки .

Вязкостные свойства масел в нормальных условиях эксплуатации не отражают их характеристик при высоких нагрузках и скоростях скольжения, когда толщина смазочного слоя не обеспечивает надежное разделение трущихся поверхностей и не предохраняет от непосредственного контакта микрошероховатостей. В этом случае наблюдается режим граничной смазки, происходит контакт микровыступов шероховатостей металлических поверхностей, резкий нагрев (температурные «вспышки») контактируемых участков (до 1500 оС), их сваривание и последующеe разрушение (скалывание).

...

Граничная с мазка – смазка двух трущихся поверхностей без создания непрерывной смазочной пленки. Она имеет место при высоких нагрузках и требует использования противоизносных или противозадирных присадок для предотвращения непосредственного контакта металлов.

За счет выделяющейся в зоне контакта энергии противозадирные присадки вступают во взаимодействие с поверхностями трения, образуя защитные соединения с металлами. При нормальных режимах эксплуатации они находятся на поверхностях трения в виде твердых веществ, но при высоких температурах их предел текучести снижается и происходит скольжение металлических поверхностей относительно друг друга. Тем самым предотвращается сваривание микровыступров трущихся поверхностей и, следовательно, повышение интенсивности их изнашивания. При этом вязкость масла во многом определяет прочность масляной пленки.

Фосфор, сера и хлор – основные элементы многих противозадирных присадок, которые вступают в реакции с металлами в условиях повышенной температуры и давления с образованием на поверхностях защитных пленок химических соединений. Эти присадки оказывают противозадирное, антикоррозионное и антиокислительное действие и поэтому особенно широко применяются в моторных маслах. На их основе выпускаются ремонтно – восстановительные препараты любительской автохимии, получившие название кондиционеры металла, которые будут рассмотрены в дальнейшем.

Затраты на производство смазочных масел возрастают пропорционально обеспечению для них низкотемпературных свойств. Поэтому проводится депарафинизация масел, но лишь частично – до температуры застывания (около —15 °C). При отрицательных температурах из смазочного масла выделяются парафиновые углеводороды в виде игл и пластин, что приводит к потере текучести (подвижности) масла и затрудняет низкотемпературный запуск двигателя. Форма и размер образовавшихся кристаллов парафина зависят от вида масла и его фракционного состава. При этом из маловязких масел выделяются крупные кристаллы, а из высоковязких образуются микрокристаллические парафины. Наличие в масле парафиновых углеводородов обусловливает в первую очередь застывание масла. Подвижность масла теряется из‑за образования кристаллической структуры парафиновых углеводородов.

Для дальнейшего снижения температуры застывания и работоспособности масла предназначены депрессорные присадки , которые модифицируют кристаллические структуры твердых углеводородов с сохранением подвижности масла.

Наиболее распространены депрессорные присадки к моторным, трансмиссионным и гидравлическим маслам: марки АзНИИ (препарат алкилирования нафталина хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия); АзНИИ – ЦИАТИМ-1 (дисульфид алкилфенола с гидроксидом бария); АФК (алкилфенол с гидроксидом кальция); ПМА Д (30…40 %-ный раствор полимеров эфиров метакриловой кислоты и синтетических жирных первичных спиртов в индустриальном масле), а также Депрессал – модифицированный препарат алкилирования фенола хлорпарафинами.

Депрессорные присадки применяются при концентрациях 0,05…1,0 %, они наиболее эффективны в маслах парафинового основания.

Применение в качестве базовых масел высокоочищенных нефтяных основ – масел, полученных гидрогенизационными способами, а также ряда синтетических разработок, позволяет значительно улучшить низкотемпературные свойства выпускаемых масел (уверенный запуск двигателей при температурах —40…50 °C) и уменьшить потери на трение при гидродинамическом режиме смазывания. Однако такие масла имеют более низкие антифрикционные и противоизносные свойства.

Для повышения трибологических свойств (минимизации потерь на трение, снижения интенсивности изнашивания и температуры трущихся поверхностей) смазочных материалов в них, кроме противозадирных, вводят также антифрикционные и противоизносные присадки. Эффективность их действия зависит от химического строения присадки и химического состава масляной основы.

Антифрикционные присадки (модификаторы трения) входят в состав энергосберегающих моторных масел. Они обеспечивают гарантированную экономию топлива за счет снижения механических потерь на трение и соответствующего повышения коэффициента полезного действия двигателя. Такие присадки образуют на поверхностях трения многослойные адсорбционно – хемосорбционные пленки «сэндвичевой структуры» с диффузией легирующих металлов присадки в трущиеся поверхности деталей. Они наиболее эффективны при граничном режиме трения, например, между компрессионными поршневыми кольцами и цилиндрами вблизи верхних мертвых точек. Достоинством твердых нерастворимых добавок к смазочным материалам является также их эффективность, как при низких, так и при высоких температурах.

Под воздействием кислорода, влаги и агрессивных веществ металлические поверхности подвергаются коррозии (коррозионному изнашиванию). Следовательно, главное при защите от коррозии – предотвращение контакта металлических поверхностей с этими веществами. Существуют различия между атмосферной корро з ией (например, при хранении и транспортировке в условиях влажного и теплого климата) и коррозией под воздействием веществ, образующихся в двигателе (главным образом соединений хлора и брома при сжигании этилированного бензина или серы при сжигании дизельного топлива), а также других агрессивных веществ. К тому же, например, противозадирные присадки, содержащиеся в трансмиссионных маслах, при высоких температурах приобретают коррозионные свойства, вследствие чего в эти масла необходимо вводить противокоррозионные присадки (ингибиторы коррозии).

Ингибиторы коррозии существенно снижают несущую способность масел вследствие конкурентного взаимодействия обеих присадок с металлическими поверхностями. При этом, благодаря наличию природных ингибиторов, неочищенные масла или масла неглубокой очистки обеспечивают определенную защиту от атмосферной коррозии, тогда как антикоррозионные свойства чистых минеральных масел неэффективны при защите от атмосферной коррозии, кислород и влага свободно диффундируют через масляную пленку и взаимодействуют с металлом. Так как коррозия является, главным образом, следствием электрохимических реакций, то и предотвратить ее можно созданием (нанесения) специального защитного слоя, препятствующего непосредственному контакту влаги и кислорода с металлом.

Высокоэффективные ингибиторы должны обладать высокой адгезией к металлической поверхности и создавать пленку, непроницаемую для кислорода и влаги. Различают ингибиторы физического механизма действия, представляющие собой молекулы с длинными алкильными цепями и полярными группами, способные адсорбироваться на металлических поверхностях, создавая защитные слои. К другой группе относятся химические ингибиторы, реагирующие непосредственно с металлом поверхности с образованием защитных химических соединений, изменяющих её электрохимический потенциал.

...

Коррозия (лат. corrodo – грызу) – процесс разрушения поверхности металла в результате химического или электрохимического воздействия внешней среды.

Противопенные (антипенные) присадки предназначены для предупреждения образования пены и быстрого ее разрушения в масле, в особенности при аэрации в процессе эксплуатации. Механизм действия этих присадок основан на снижении поверхностного натяжения на границе раздела жидкость – воздух. К противопенным присадкам относятся фосфорсодержащие соединения, фторированные углеводороды, эфиры и соли жирных кислот, силоксановые полимеры. Наиболее известна противопенная присадка полиметилсипоксан ПМС-200А, которая широко применяется в различных маслах в концентрации 0,007…0,005 % (мас.).

Функции присадок к смазочным маслам не ограничиваются только каким‑то одним действием. Так, антифрикционные присадки оказывают влияние на противозадирные и противоизносные свойства масел, моющие – на антиокислительные, и наоборот. При этом в рамках каждой группы эффективность присадок может заметно изменяться как в зависимости от концентрации, состава присадки, так и от концентрации компонентов ее составляющих, а также типа и химического состава базового масла.

Возрастающие требования к качеству масел привели к необходимости создания композиций многофункциональных присадок, которые повышают многие эксплуатационные свойства масел. При составлении композиций присадки не просто механически смешиваются, а химически взаимодействуют. Поэтому усиливаются базовые или проявляются новые качества присадок.

Для упрощения хранения, транспортирования и облегчения смешивания базовых масел с присадками выпускают пакеты присадок, в состав которых не входят только вязкостные и депрессорные присадки. При необходимости их вводят в масло дополнительно. Изменяя дозировки пакета присадок, можно приготавливать масла с различным уровнем эксплуатационных свойств. Пакеты присадок обычно содержат до 15 компонентов. Их вводят в масло в концентрации до 12 % (мас.).

Характеристики некоторых отечественных пакетов приведены в табл. 6. Для моторных масел производятся пакеты присадок К-471, К-483, К-484.

Табл. 6. Характеристика некоторых пакетов масляных присадок

...

Щелочное число – количество кислоты (перхлорной или соляной), необходимое для нейтрализации всех компонентов основы масла, выраженное в эквивалентах КОН. Характеризует количество оснований щелочных элементов, которые могут нейтрализовать свободные кислоты в масле, например кислые продукты окисления масла или продукты горения сернистых топлив, попадающие в моторные масла. Для моторных масел – основной показатель, характеризующий запас качества или уровень эксплуатационных свойств. Щелочность измеряется в мг КОН на 1 г продукта.

От характера взаимодействия присадок друг с другом (в случае композиции) и с полярными компонентами масла зависит восприимчивость (или приемистость) масел к присадкам и взаимное ослабление (антагонизм) или усиление (синергизм) функционального действия присадок при их совместном применении. Антагонизм или синергизм действия смеси двух присадок зависит от их взаимодействия друг с другом, на которое влияют внешние факторы – температура, влажность и т. п. Так, например, на взаимодействие молекул присадок влияют продукты окисления масел, вода может вызывать гидролиз присадок.

...

Содержание воды определяется путем нагревания пробы нефтепродукта с обезвоженным бензином в дистилляционном аппарате Дина – Старка, снабженном холодильником и градуированным приемником. После конденсации растворитель и вода непрерывно разделяются в приемнике. Вода остается в градуированной части ловушки, а нефтепродукт возвращается в дистилляционный сосуд. Норма содержания воды – «следы», означает не более 0,03 % воды по массе.

Как уже отмечалось, присадки, используемые в маслах, могут проявлять синергетические или антагонистические свойства, усиливающие или ослабляющие их действие по основному функциональному направлению. Так, например, наличие детергентов влияет на эффективность действия дитиофосфатов цинка как противоизносных присадок. Влияние на эффективность действия присадок оказывает и состав масляной основы.

При выборе присадок к маслам помимо состава и свойств самой присадки (наличие примесей, стабильность при хранении и т. д.) учитывают химический состав масла, концентрацию присадки и ее совместимость с присадками другого функционального действия, технологию введения присадок (последовательность, температуру, концентрацию и другие факторы) и условия применения масла (температуру, удельные давления, контактирование с металлами, продолжительность работы и т. п.).

Вопрос. Какова оптимальная периодичность замены моторного масла?

Ответ. П ериодичность замены моторного масла определяется рекомендациями производителей автомобиля.

Однако оптимальные сроки замены моторного масла традиционно вызывают достаточно острые дискуссии. Так, например, в Извещении № 46708 от 21.01.2002 г. Лаборатории топливно – смазочных материалов (ТСМ) Волжского автомобильного завода было рекомендовано осуществлять замену масла группы «Стандарт» (стоимость его на тот период составляла 30…60 р. за 1 литр) на автомобилях ВАЗ, выпущенных до 01.10.2000 года и эксплуатировавшихся в зимнее время преимущественно в городе, через 5…7 тыс. км пробега.

Другие примеры. В одном из номеров журнала «За рулем» описывался случай, когда автолюбитель не менял моторное масло до 50 тыс. км пробега. В 2002 году в МАДИ докладывалась докторская диссертация, в которой ее автор доказывал возможность эксплуатации отечественной автомобильной техники до 70 тыс. км пробега без полной замены моторного масла. В качестве профилактического средства в работе предлагалось производить дозаправку до необходимого уровня композицией из используемого в двигателе моторного масла и металлоплакирующих присадок. К слову сказать, защита диссертации оказалась неудачной. Диссертационный совет, состоящий из заслуженных ученых пенсионного возраста, не оценил, столь «революционных», на их взгляд, предложений.

На наш взгляд, оптимальной следует считать периодичность замены моторного масла, указанную в руководстве по эксплуатации каждого конкретного автомобиля.

Вопрос. Влияют ли присадки на повышение ресурса двигателя?

Ответ. Смазочные материалы передовых нефтяных компаний, например такой, как «ChevronTexaco» (США) позволяют эксплуатировать двигатели без ремонта до 1 600 000 км пробега. Например, в 1989 году был зарегистрирован пробег в 1 млн миль без ремонта двигателя Caterpillar 3405B , а в 1996 году также двигателей Cummins и Detroit Diesel Corporation (трех основных производителей двигателей США) при работе на маслах этой фирмы.

Другая известная американская корпорация ExxonMobil для демонстрации возможностей своих синтетических моторных масел Mobil 1 в течение четырех с половиной лет испытывала автомобиль BMW-325i на форсированных режимах, меняя масло в соответствии с требованиями завода – изготовителя, через 10 000 км пробега. Разборка и микрометраж деталей двигателя после 1 млн миль пробега показали, что износ всех деталей оказался в пределах допусков, установленных заводом при выпуске новых автомобилей.

Приведенные результаты по пробегу дизелей на моторных маслах фирмы « ChevronTexaco » и бензинового двигателя на масле Mobil получены на одних из лучших по качеству моторах в мире, которые с самого начала эксплуатировались только с использованием высококачественных смазочных материалов. В этих случаях нет необходимости говорить об использовании каких‑либо дополнительных присадок и добавок к этим маслам. В то же время отечественный автомобильный парк, в большинстве своем состоящий из подержанных импортных машин, а также из выпускаемой новой российской техники, не отвечает аналогичным требованиям по качеству. Для такой техники простая замена моторного масла, пусть даже на самое лучшее и дорогостоящее, не решит проблем поддержания ее в работоспособном состоянии.

Вопрос: Как правильно подбирать и применять моторные масла?

Ответ: Назначение заводом – изготовителем необходимого моторного масла для конкретного двигателя зависит от условий его будущей работы (особенностей эксплуатации). Для этого принято оценивать напряженность или жесткость работы моторного масла в заданном двигателе, а значит, определять степень его форсирования. Так, например, подбор моторного масла может осуществляться по параметру тепловой напряженности двигателя, пропорциональному температуре масла в верхней поршневой канавке. С ее ростом повышаются требования к качеству масла, рекомендуемого для смазывания двигателя.

Подбор масла потребителем также имеет свои особенности. Перед покупкой смазочных материалов внимательно прочитайте требования (рекомендации) завода – изготовителя Вашей техники и по возможности приобретайте те, которые одобрены производителем автомобиля в соответствии с классификациями SAE, API и ACEA и с учетом условий эксплуатации.

Рекомендации по подбору масел по вязкости могут быть следующими:

– для нового двигателя или двигателя с пробегом автомобиля менее 25 % от нормативного межремонтного ресурса двигателя рекомендуется применять всесезонно моторные масла классов SAE 5W-30 или 10W-30;

– при эксплуатации технически исправного автомобиля с пробегом 25…75 % от нормативного межремонтного ресурса двигателя целесообразно применять летом моторные масла классов SAE 10W-40 и 15W-40, зимой – SAE 5W-30 и 10W-30, а всесезонно – SAE 5W-40;

– на автомобилях с большим пробегом (более 75 % от нормативного межремонтного ресурса двигателя) необходимо применять летом моторные масла классов SAE 15W-40 и 20W-50, зимой – SAE 5W-40 и 10W-40, а всесезонно – SAE 5W-50.

Синтетические и полусинтетические смазочные материалы обладают более высокими трибологическими свойствами, но они и значительно дороже. Поэтому если в Вашем агрегате «синтетика» не предусмотрена, лучше её и не покупать.

Не рекомендуется эксплуатировать технику на масле, не соответствующем сезону. Летнее масло в холодное время создаёт трудности с запуском и прогревом двигателя, а зимнее в летний период не гарантирует надежной защиты трущихся соединений от изнашивания. Не пытайтесь уменьшить вязкость летнего масла в зимнее время введением в него топлива. Это приведёт к резкому снижению стабильности пакета присадок, их выпадению в осадок и возможному отказу двигателя.

...

Отказ – переход от работоспособного состояния в неработоспособное происходит после наступления события (технический сленг – «выход из строя») . Отказы могут быть очевидными (безусловными), такие как заклинивание двигателя, потеря работоспособности шины хотя бы на одном колесе автомобиля, утечка топлива или смазочного материала и др. Ко второй группе причин относятся параметрические отказы, когда падает мощность двигателя, увеличивается расход топлива и моторного масла, снижается давление в системе смазки и др.

Отказ деталей и рабочих органов машин при нормальных условиях эксплуатации происходит вследствие различных видов физического износа: усталостных разрушений, деформации материалов, механического износа, коррозии, эрозии, кавитации, старения материала и т. д.

Покупайте моторное масло только в специализированных магазинах и ни в коем случае на «обочине», спрашивайте сертификаты качества и соответствия, проверяйте наличие защитных пломб и голограмм.

Перед введением свежего масла (сменой масла) рекомендуется проводить комплексную очистку систем двигателя специальными составами и замену фильтрующих элементов.

Доливайте в двигатель только те масла, которые были введены при его заправке. Для этого сразу приобретайте необходимый излишек масла и возите его с собой.

Вопрос: Возможна ли взаимозаменяемость масел в рамках одной спецификации, например АСЕА?

Ответ: Если в сервисной книжке указано на необходимость применения масел категории А1/В1 , то в принципе допускается применять также масла категорий А3/В3/В4 или А5/В5 (рис. 6).

Рис. 6. Взаимозаменяемость моторных масел по спецификации ACEA

Что касается масел АСЕА А5/В5 , то хоть они и схожи с маслами А3/В3/В4 , тем не менее имеют ряд принципиальных отличительных особенностей и не могут быть заменены маслами другого качества.

Вопрос. Совместимы ли минеральные и синтетические моторные масла?

Ответ: Достаточно часто из уст автомобилистов можно услышать о негативных последствиях смешивания разнородных масел: образование сгустков, закупоривание масляных каналов, нарушение слива масла из турбокомпрессора. В то же время известны случаи абсолютно безболезненного смешивания разнородных масел. Так, например, в Учебно – техническом центре AGA лабораторным методом произведено попарное смешивание в соотношении 1:1 синтетического масла « Mobil » и минеральных масел « Mobil » и « Castrol ». Все эти смеси были доведены до кипения. Никаких сгустков или осадков не возникло, все смеси после нагревания представляли собой абсолютно однородный состав, который оставался стабильным в течение месяца.

Известны случаи штатной длительной эксплуатации двигателей на смеси синтетических и минеральных моторных масел разных фирм. Однако специалисты по моторным маслам Научного автомоторного института (НАМИ) и Всероссийского НИИ по переработке нефти (ВНИИНП) утверждают, что нельзя гарантировать совместимость любой пары разнородных масел. В одних случаях все протекает нормально, а в других происходит реакция между компонентами присадок, ухудшающая свойства масел. Для ответа на вопрос о свойствах смеси конкретной пары минерального и синтетического масла, необходимо проводить специальную экспертизу, поэтому смешивать моторные масла, изготовленные на разной основе (минеральное, полусинтетическое, синтетическое), всё же не следует.

Переход с минерального на синтетическое масло может иметь место, если после минерального масла сначала использовать полусинтетическое, а затем уже залить синтетическое, или применить при смене масла, так называемые, адаптирующие промывки и поменять, разумеется, масляный фильтр.

Указанную процедуру можно проводить и в обратной последовательности. Надо только знать, что для синтетических масел необходимы сальники, изготовленные из специальных материалов, поэтому нежелательно применять синтетические масла в двигателях, инструкцией по эксплуатации которых это не предусмотрено.

В отношении смешивания между собой однородных масел разной вязкости, то каких‑либо ограничений здесь нет.

Препараты автохимии к моторным маслам

Приработочные препараты

Проведение обкатки (приработки) агрегатов транспортных средств, таких как двигатели внутреннего сгорания и элементы трансмиссии, обусловлено наличием дефектов изготовления и сборки деталей и узлов, приводящих к схватыванию поверхностей трения и возможному появлению на них задиров, а также необходимостью выявления возможных скрытых дефектов изготовления.

Известно, что большинство импортных автомобилей практически не нуждаются в эксплуатационной обкатке, тогда как для отечественных двигателей она является обязательной технологической операцией, как на автозаводах, так и на ремонтных предприятиях. Необходимость в обкатке связана с существующим уровнем проведения сборочных и особенно ремонтных работ. Например, ресурс капитально отремонтированной техники в настоящее время в России составляет около 45…50 % от ресурса новой.

...

Обкатка (приработка)  – заключительная технологическая операция изготовления или ремонта двигателя, качественное проведение которой позволяет уменьшить отказы в период эксплуатации и повысить ресурс.

Для дизеля продолжительность обкатки составляет 30…40 моточасов или около 5000 км пробега для автомобиля. Проведение столь длительной обкатки не может быть оправдано ни экономически, ни технически. Развитие машиностроения в нашей стране, и особенно за рубежом, указывает на необходимость ускорения этого процесса и сокращения его в обозримом будущем до 2…3 мин., необходимых для контроля работоспособности изделия и выявления возможных скрытых дефектов

При приработке происходит изменение геометрии поверхностей трения и физико – механических свойств поверхностных слоев материалов в начальный период трения, проявляющееся при постоянных внешних условиях и заключающееся в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Приработку деталей производят на машиностроительных и ремонтных предприятиях в процессе стендовой обкатки, а также в хозяйствах – потребителях в период эксплуатационной обкатки.

Следует иметь в виду, что практически любая разборка трущихся соединений приводит к необходимости проведения операций обкатки (приработки) вновь собранного узла с потерей части межремонтного ресурса на приработочный износ.

Приработочные присадки и обкаточные технологии давно применяются на мотороремонтных и машиностроительных заводах, однако, в розничной торговле любительских препаратов не так уж и много. Фирмы, выпускающие автохимию, предлагают в качестве приработочных материалов использовать, в основном, препараты, предназначенные для повышения антифрикционных и противозадирных свойств поверхностей трения.

Анализ кривой межремонтного цикла (рис. 7) показывает, что применение приработочных препаратов позволяет интенсифицировать приработку, тем самым сократить продолжительность этапа приработки с T п до Т по и продлить зону установившегося режима изнашивания (межремонтного ресурса с Т р до Т ро). За счет этого увеличение в зависимости от условий эксплуатации межремонтный ресурс агрегата может увеличиться до 50 %, что особенно заметно на дизелях.

Рис. 7. Кривые межремонтного цикла эксплуатации техники с применением ( 1 ) и без применения ( 2 ) обкаточных присадок: W отк – показатель наступления неработоспособного состояния (отказа) объекта; Wпр – показатель завершения приработки объекта; Т п – продолжительность штатной приработки (без присадок); Т по – продолжительность приработки с присадкой; Тр – межремонтный ресурс объекта со штатной обкаткой; Т ро – межремонтный ресурс объекта с обкаткой на присадках

Как уже отмечалось, из любительских препаратов автохимии наиболее известны специальные приработочные составы L ubrifilm Diamond Run ( Actex S. A ., Швейцария) и F enom Nanodiamond Green Run на базе наноалмазов, а также приработочные составы для топлива, двигателя и трансмиссии – марки Fenom Green Run той же фирмы.

Fenom Nanodiamond Green Run (англ. Green Run – «приработка») – состав на базе неабразивных наноалмазов (диаметром 4…6 нм) и кластерного углерода для ускоренной приработки трущихся соединений двигателей и трансмиссий автомобильной и другой транспортной техники, содержащий дополнительно смесь диэфиров и антиоксидантов в высококачественной синтетической основе. Препарат используется в составе масла и обеспечивает ускоренную и качественную приработку пар трения после ремонта агрегатов, при обкатке новых автомобилей или при технологической обкатке агрегатов на машиностроительных предприятиях.

Состав изменяет реологические свойства масла и реализует безабразивную трибохимическую приработку не за счет скалывания и разрушения микронеровностей поверхностей трения, а посредством пластифицирования, деформирования (вдавливания) и наклепа микровыступов шероховатости поверхности. При этом в период обкатки обеспечивается экономия топлива до 8 и моторного масла до 10 %.

Приработочная присадка к топливу Fenom Green Run предназначена для введения в бензин и в дизельное топливо. Она обеспечивает ускоренную послеремонтную приработку с минимальным износом пар трения цилиндропоршневой группы, клапанов и топливной аппаратуры; не содержит абразивных и иных наполнителей, применяемых для ускорения приработки; повышает компрессию и обеспечивает ее выравнивание по цилиндрам, снижает угар масла и удельный расход топлива, к тому же она безопасна для каталитических нейтрализаторов.

Приработочный состав Fenom Green Run для двигателя и трансмиссии серии Fenom предназначен для ускорения и улучшения качества приработки других деталей ДВС, таких как соединение « шейка коленчатого вала – вкладыш », деталей газораспределительного механизма, а также деталей механических трансмиссий и т. п., в случае их замены при ремонте. Он совместим со всеми типами моторных и трансмиссионных масел, не влияет на периодичность смены масла и не требует его досрочной замены. Не содержит абразивных и иных металлических наполнителей, применяемых для ускорения приработки. Состав безопасен для каталитических нейтрализаторов. Обеспечивает быстрое и эффективное достижение равновесной шероховатости, минимизирующей трение и износ в период длительной эксплуатации машин.

Несмотря на высокую эффективность и целесообразность использования приработочных препаратов на отечественной автомобильной технике, автолюбителям всё же лучше воздержаться от их применения до окончания гарантийного срока, установленного заводом – изготовителем. Иначе любой дефект или отказ двигателя, даже случившейся по вине завода – изготовителя, будет им оспорен по результатам химического анализа моторного масла, который неизбежно укажет на применение не допущенных заводом смазочных материалов и присадок.

Однако после проведения ремонтных работ своими силами или при отсутствии по каким‑либо причинам гарантийных обязательств применение приработочных препаратов позволит не только быстрее выйти на штатные режимы эксплуатации (сократить время обкатки), но и значительно увеличить межремонтный ресурс техники (повысить качество приработки).

Ремонтно-восстановительные препараты

В результате многолетних исследований в основном отечественных ученых и практиков трение теперь представляется не только как разрушительное явление природы. Стало известно, что в определенных условиях оно может быть реализовано как самоорганизующийся созидательный процесс, что позволило разработать новые, ранее не известные методы технического сервиса машин, в том числе безразборного восстановления агрегатов и узлов техники в процессе их непрекращающейся эксплуатации.

Впервые термин «безразборное восстановление» официально применен и введен в начале 1993 года одним из авторов данной книги в связи с изобретением, а затем патентованием «Способа безразборного восстановления трущихся соединений». В дальнейшем, на основании теоретических предпосылок и проведенных исследований автором данной книги сформулировано и в настоящее время интенсивно развивается самостоятельное научно – техническое направление – безразборный технический сервис машин и механизмов.

Теоретическими предпосылками к появлению безразборного сервиса (восстановления) явились исследования в области теории самоорганизации, предсказанной И. Р. Пригожиным, а также научные открытия российских ученых. К ним в первую очередь относятся: эффект пластифицирования поверхностей трения в присутствии поверхностно – активных веществ (ПАВ), открытый П. А. Ребиндером; явление избирательного переноса при трении (эффекта безызносности), открытое и исследованное Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским; эффект аномально низкого трения, обнаруженный Е. А. Духовским, А. А. Силиным и их коллегами.

...

Эффект безызносности (избирательный перенос при трении)  – научное открытие русских ученых Д. Н. Гаркунова и И. В. Крагельского. Возникает в результате протекания на поверхности контактирующих тел химических и физических процессов, приводящих к образованию самоорганизующихся систем автокомпенсации износа и снижения коэффициента трения.

Безразборный сервис подразумевает комплекс технических и технологических мероприятий, направленных на проведение операций технического обслуживания и ремонта узлов и механизмов без проведения разборочно – сборочных операций с применением передовых разработок автохимической промышленности. Он базируется на вышеуказанных открытиях и является новым научно – практическим направлением.

К разработкам в области безразборного сервиса относятся не только присадки и добавки к различным автомобильным технологическим средам, но и самостоятельные препараты и технологии по их применению. Безразборный сервис может включать операции обкатки, диагностики, профилактики (сезонной подготовки), автохимического тюнинга, очистки и восстановления как отдельных соединений, агрегатов и механизмов, так и автомобиля в целом.

...

Автохимический тюнинг — специальная обработка двигателя препаратами автохимии в целях снижения механических потерь на трение и повышения мощности двигателя.

Особое место, и это признали даже производители смазочных материалов, начав производство специальных моторных масел для автотранспорта с пробегом более 100 тыс. км, занимают методы и средства, предназначенные для частичного восстановления изношенных поверхностей трения узлов и агрегатов автомобиля в процессе непрекращающейся эксплуатации.

В классическом понимании процесс восстановления детали, соединения или машины в целом подразумевает проведение технических и технологических мероприятий, направленных на изменение либо их геометрических размеров до номинальных или ремонтных, либо восстановление работоспособности до нормативных показателей. При этом проводить ремонтные работы имеет смысл даже в том случае, если наблюдается только частичное (неполное) выполнение этих требований.

Известные в настоящее время ремонтно – восстановительные препараты (РВП) по компонентному составу, физико – химическим процессам их взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе эксплуатации автомобиля можно разделить на три основные группы: реметаллизанты (металлоплакирующие соединения), полимерсодержащие препараты и геомодификаторы.

К восстановителям, в основном по критерию повышения технико – экономических показателей обработанной техники, следует условно отнести также кондиционеры поверхности, слоистые добавки – модификаторы и нанопрепараты.

В некоторых случаях РВП называют еще ремонтно – эксплуатационными препаратами (РЭП), что на самом деле более точно отражает их предназначение и заложенные функциональные свойства.

Практически все фирмы – производители препаратов автохимии выпускают также добавки к трансмиссионным маслам и пластичные смазки – восстановители.

Все препараты различаются способами применения (введения в трущиеся соединения). Большинство составов вводят в моторные и трансмиссионные масла, топливо или пластичные смазки. Другие подают через систему питания (впускной трубопровод) в виде аэрозолей и добавок к топливно – воздушным смесям – так называемая «специальная обработка». Ряд препаратов подается непосредственно в зону трения, например, в цилиндропоршневую группу.

Применение РВП определяется техническим состоянием автомобиля. При этом необходимость того или иного воздействия оценивается на основании результатов технической диагностики. По результатам диагностирования назначаются либо профилактические препараты более «мягкого» действия, либо препараты, обеспечивающие более интенсивное воздействие на трущиеся соединения и агрегаты автомобиля.

Иногда необходимость применения РВП обусловлена рядом других причин (принудительных), например, участием в соревнованиях, пробегах или каких‑то других нештатных испытаниях (автохимический тюнинг).

Выпускаются также РВП комплексного действия, например, в одном флаконе реметаллизант и кондиционер металла, полимерсодержащий препарат и слоистая добавка. Встречаются препараты, вроде присадки в моторное масло Engine R 263 японской фирмы AUG , разработчики которой заявляют о содержании в ней практически всех ремонтно – восстановительных компонентов: тефлона, керамики, молибдена, а также еще каких‑то полимерных и поверхностно – активных веществ в одном флаконе.

Реметаллизанты (металлоплакирующие композиции)

Реметаллизанты (металлизанты) – особый класс препаратов автохимии, базирующийся на аспектах теории самоорганизации, предсказанной И. Р. Пригожиным, и научном открытии российских ученых Д. Н. Гаркунова и И. В. Крагельского – явлении избирательного переноса при трении (эффекта безызносности).

...

Реметаллизант ( лат. re – приставка, обозначающая возврат ( return )) ( металлоплакирующая присадка ) ( франц. p laquer – покрывать) – порошковая или ионная добавка на основе пластичных металлов к топливно – смазочным материалам, технологическим и другим средам, реализующая эффект избирательного переноса при трении (эффект безызносности).

Механизм их действия заключается в металлоплакировании трущихся поверхностей вследствие осаждения металлических компонентов, входящих в состав реметаллизантов во взвешенном или ионном виде. При этом частично устраняются микродефекты, снижается коэффициент трения, значительно повышается износостойкость плакированных поверхностей, в некоторых случаях в сотни раз.

...

Износостойкость – с войство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Термин «металлоплакирующий» введен Д. Н. Гаркуновым, В. Г. Шимановским и В. Н. Лозовским в связи с изобретением ими в 1962 году смазочного материала, реализующего эффект избирательного переноса при трении.

В настоящее время металлоплакирующие композиции (реметаллизанты) делят на порошковые и ионные. Порошковые металлоплакирующие препараты в качестве основного компонента содержат ультрадисперсные порошки, а ионные – полностью маслорастворимые соли пластичных металлов, органические кислоты, мыла жирных и нафтеновых кислот, жирные амиды, эфиры жирных кислот и спиртов, а также глицерин. В качестве плакирующих металлов используются медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, молибден.

Металлсодержащие смазочные композиции, кроме порошкообразных металлов, обычно содержат активные химические компоненты, способные образовывать с ними структуры, необходимые для реализации эффекта безызносности. Активные компоненты смазочной среды образуются в процессе трения или добавляются при приготовлении. Подтверждением этому служат смазочные композиции, содержащие альдегиды, способные при трении образовывать вещества, необходимые для формирования металлсодержащих соединений, например комплексов двухвалентной меди.

Все жирные кислоты (предельные и непредельные) являются поверхностно – активными веществами (ПАВ). Под действием жирных кислот и других органических компонентов поверхности трения пластифицируются, что способствует быстрому созданию оптимальных шероховатостей трущихся поверхностей. При относительно высоких температурах, порядка Т = 423…477 К, на них образуются тончайшие медные структуры (толщиной около 100 нм) – «сервовитная» пленка (рис. 8). Под действием содержащихся в присадке активных групп СООН и компонентов СМ на поверхности «сервовитной» пленки образуется полимерная пленка – «серфинг – пленка».

...

Сервовитная пленка (лат. s ervo vitte – спасать жизнь) – особая структура на поверхностях трения, характерная для «эффекта безызносности», в которой реализуется особый механизм деформации, протекающий без накопления дефектов, свойственных усталостным процессам. (Термин введен Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским).

Рис. 8. Структура поверхности, восстановленной реметаллизантом: 1 – металлическая поверхность детали; 2 – смазочный материал; 3 – «сервовитная» пленка

Впервые присадка, образующая в процессе работы на трущихся поверхностях трения медную пленку, разработана в 60–х годах прошлого века в Московском технологическом институте (ныне Московский университет сервиса) под руководством Ю. С. Симакова и Д. Н. Гаркунова. Она состояла из продуктов взаимодействия 50 % олеиновой кислоты и 50 % олеата меди. Эта присадка послужила прототипом металлоплакирующей присадки (МПП) МКФ-18, а впоследствии целой группы маслорастворимых (ионных) присадок этой серии, таких как МКФ-18У, «Ника», «Стимул-1», «Урал» (производства ООО «Кристалл», Екатеринбург), МКФ-18Е (выпускавшейся на Елецком ремонтно – техническом предприятии и имевшей торговое наименование «Велап» для масел и «Сомет» для смазочно – охлаждающих технологических сред), МКФ-18Х (для холодильного оборудования – выпуска Новокуйбышевского нефтезавода), « Return Metal » (ИЧП «Петров», г. Москва) и многих других.

Швейцарская компания A ctex S. A. в 1979 году начала серийное производство металлоплакирующих порошковых препаратов марки Lubrifilm metal , основанных на практической реализации эффекта безызносности. Через 13 лет, в 1992 году, Lubrifilm metal – одним из первых препаратов автохимии этого класса – был официально сертифицирован НАМИ (Научный автомоторный институт, г. Москва) и одобрен АвтоВАЗом.

Современные разработки компании Actex S. A . – реметаллизанты Metalyz 6 и Metalyz 8 , которые использовались в качестве одного из компонентов моторного масла «Уфалюб» Уфимского нефтезавода.

Lubrifilm metal (Metalyz ) представляет собой ультрадисперсный порошок, состоящий из частиц свинца, включённых в кристаллическую матрицу медно – серебряного сплава и покрытых специальной защитной оболочкой, позволяющих исключить их окисление. Применяется в виде добавки к моторному маслу для создания в зоне высоких удельных нагрузок металлической композиционной пленки. Способ применения, описываемый в инструкции, следующий:

– произвести замену моторного масла и масляного фильтра;

– пустить двигатель и в течение 5 мин. произвести его разогрев;

– остановить двигатель, снять пробку маслозаливной горловины, встряхнуть тубу и содержимое вылить в горловину;

– закрыть пробку и приблизительно через 5 мин. произвести запуск двигателя.

Российскими аналогами Lubrifilm metal по составу и технологическим свойствам являются реметаллизанты РиМет, РиМет – Т, Motor Healer, р азработанные в 1987–2001 гг. Институтом металлургии Уральского отделения РАН.

Реметаллизант РиМет состоит из высокодисперсных порошков (размер частиц до 100 нм) сплава меди, олова и серебра в базовой нейтральной основе. Порошковый сплав получают из металлического газа в условиях глубокого (космического) вакуума.

Однако при использовании РиМета отмечено оседание крупных частичек порошка в картере при стоянке автомобиля в течение нескольких суток. Разработанный в основном для бензиновых двигателей, он показал слабую эффективность в дизелях. Связано это с тем, что ПАВ, образующие на поверхности каждой микрочастицы защитную оболочку, которая защищает основной металл частицы от окисления (сгорания) на воздухе, при более высокой рабочей температуре в цилиндрах дизеля теряют свои защитные свойства. Это приводит к ухудшению качества моторного масла и, естественно, эффективности самого препарата.

С целью устранения отмеченных недостатков екатеринбургская фирма – производитель « Fine Metal Powders » разработала новый препарат « Motor Healer » с более мелкодисперсными компонентами.

Независимая фирма «ВМПАвто» (бывший официальный представитель «ВМП» в г. Санкт – Петербурге) выпустила несколько порошковых металлоплакирующих препаратов собственного производства марки «Ресурс», а также продукт комплексного металлоплакирующего и кондиционирующего действия – R emetall . В разработках фирмы был применен пористый, или канальчатый, хром. Данный тип материала используется в высокофорсированных дизельных двигателях, работающих при высоких нагрузках в камере сгорания и температуре до 250 оС, в том числе в двигателях автомобилей, участвующих в гонках «Формула-1». Для обеспечения необходимой долговечности кольца покрывают гальваническим пористым хромом. Известно, что обыкновенный хром обладает высокой износостойкостью, но плохо смачивается маслом. Пористый хром может, как губка, удерживать масло, что позволяет выдерживать нагрузки, недоступные материалам с плотным покрытием, особенно в период приработки.

Одной из последних разработок фирмы «ВМПАвто» является металлоплакирующий препарат « Remteka ».

Так как маслорастворимые соли пластичных металлов (меди, олова) и глицерин, часто входящий в состав металлоплакирующих присадок и поглощающий воду, обладают повышенными коррозионными свойствам, то в их состав добавляют специальные ингибиторы коррозии, такие как аминопарафин, АКОР-1 и др.

Наиболее известными ионными металлоплакирующими композициями являются медьсодержащие препараты типа МКФ-18 (в розничную продажу не выпускается), а также оловосодержащие СУРМ (ООО «Пиотр», Санкт – Петербург).

На Московской международной автомобильной выставке «Мотор – Шоу» ( MIMS —2004) фирма Shell Car Care Internaional Ltd ( г. Манчестер, Великобритания) впервые представила собственный ионный реметаллизант для двигателя – Remetallisant Moteur под торговой маркой « Blue Coral» .

При применении препаратов этой группы необходимо учитывать следующие особенности:

1. Если рассматривать эффективность совместного применения хрома и дисульфида молибдена в смазочных материалах, то надо иметь в виду, что в классическом триботехническом понятии эти два компонента достаточно антагонистичны. Хром при высоких нагрузках проявляет свойства металлоплакирования, для чего необходимы ювенальные (свободные от окислов и ПАВ) поверхности, тогда как дисульфид молибдена эти самые поверхности пассивирует (снижает поверхностную энергию), а также препятствует непосредственному контакту активного хрома и трущейся поверхности. Сказанное можно отнести и к совместному применению цинка и дисульфида молибдена в многоцелевой смазке МС 1000.

...

Триботехника – изучает вопросы практического использования физико – химических превращений при процессах трения, изнашивания и смазки машин в технике.

2. При применении препаратов на основе ультрадисперсных порошковых материалов необходимо учитывать, что ряд частиц, введенных в СМ в виде добавок (взвесей), например реметаллизантов РиМЕТ, Ресурс, Lubrifilm , Супермет и др., могут быть центрифугированы как фильтрами тонкой очистки (центрифугами дизелей), так и коленчатым валом, что может привести к забиванию основной масляной магистрали двигателя (каналов коленчатого вала). Поэтому более прогрессивно применение ионных металлоплакирующих препаратов, как наиболее безопасных и стабильных по своим свойствам, даже при попадании в базовое масло топлива и воды, что для изношенных автомобилей является актуальным.

3. Существует критическая концентрация соединений, обладающих восстановительной способностью, выше которой из‑за быстрого восстановления оксидных пленок в зоне трения вероятность намазывания возрастает. В этом случае отмечается повышенная интенсивность изнашивания. Завышенные концентрации могут приводить к восстановлению ионов металлов и их выпадению в осадок, повышению коррозионных свойств композиций базового смазочного материала и восстановителя.

4. Надо иметь в виду, что образование устойчивых защитных металлических пленок – процесс достаточно продолжительный (постепенный), поэтому при испытаниях, а также штатной работе техники резкое (внезапное) улучшение эксплуатационных показателей может не наблюдаться, но обязательно будет отмечаться их положительная динамика, существенно влияющая на повышение надежности и ресурса узлов и агрегатов техники.

Полимерсодержащие добавки

В конце пятидесятых годов прошлого столетия Х. В. Германсом и Т. Ф. Иганом было обнаружено явление образования органических отложений (загрязнений) на релейных контактах телефонной и телеграфной связи. На основании специальных высокоточных экспериментов ими было установлено, что отложения в зоне контакта образуются вследствие химических превращений паров органических веществ, выделяемых некоторыми изоляционными материалами. Во всех случаях образовавшиеся отложения снижали коэффициент трения в контактной паре. Поэтому эти соединения было предложено называть «полимерами трения» ( frictional polymers ).

Автохимические препараты, содержащие в своем составе политетрафторэтилен («тефлон»), фторопласт-4, перфторпропиленоксид, перфторполиэфир карбоновой кислоты («эпилам»), полисилоксаны (силикон) и некоторые другие, следует выделить в отдельную группу – полимерсодержащие (или полимерные) добавки или модификаторы.

Еще в 30–е годы прошлого века американский инженер норвежского происхождения Оле Бардаль ( Bardahl ) разрабатал и внедрил революционный, на тот момент, принцип смазывания. Он был основан на феномене поляризации молекул смазочного материала, что позволяло слою смазочного материала притягиваться к любым металлическим поверхностям, создавая защитную пленку. Разработка была столь эффективна, что американская армия присвоила ей гриф «секретно» вплоть до конца второй мировой войны. Эти разработки можно считать первыми прообразами нового направления в производстве смазочных материалов и автохимии – поляризованных соединений. В настоящее время фирма Bardahl продолжает дело своего основателя, производя целый спектр препаратов специальной автохимии.

В конце прошлого столетия за рубежом получила известность и достаточно длительное время широко применялась специальная жидкость SLIK-50 на основе политетрафторэтилена (ПТФЕ), разработанная Нейлом Греттоном и производимая в Великобритании, но затем она надолго изчезла с рынка автохимии. Также была известна более поздняя разработка – S LIDER 2000 PTFE . Как указано в рекламных проспектах фирмы – производителя, она также содержала ПТФЕ и позволяла существенно повышать надежность обработанных узлов и агрегатов: она могла применяться как добавка к маслам двигателей, станков и т. д., а также вводиться во впускной коллектор ДВС в виде аэрозолей.

Политетрафторэтилен или фторопласт (химическая формула (C2F4)n, где n = 1000…10 000) был открыт в 30–х годах прошлого столетия американским ученым Роем Планкеттом и был запатентован компанией « DuPont de Neumours & Company » (Дюпон) под торговой маркой Тефлон®. Применение ПТФЕ обусловлено тем, что он занесен в Книгу мировых рекордов Гиннесса, как самый скользкий материал в мире. Многие ученые всего мира стали активно работать с этим материалом, предлагая его применение во многих областях, в том числе в автомобильной и автохимической промышленности.

Было также разработано множество модификаций ПТФЕ, которые получили различные наименования: полифлон (Япония), алгофлон (Италия), флюон (Англия), сорефлон (Франция), гостафлон TP (Германия);

политрифторхлорэтилен, известный под торговыми марками фторопласт-3, дайфлон (Япония), гель F (США), гостафлон (Германия), волталеф (Франция); поливинилиденфторид, известный под торговыми марками, фторопласт-2, кайнар (США), KF – п олимер (Япония); видар (Германия); солеф (Бельгия), форафлон (Франция); сополимер тетрафторэтилена с этиленом, известный под торговыми марками фторопласт-40, тефзел (США), неофлон ETFE (Япония), хостафлон ET (Германия); сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом, известный под торговой маркой фторопласт-42; сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, известный под торговыми марками фторопласт-4МБ, тефлон FEP (США), хостафлон FEP (Германия), неофлон (Япония); сополимер тетрафторэтилена с перфторвинилпропиловым эфиром, известный под торговыми марками фторопласт-50, тефлон PFA (США), а также отечественные фторопласты марок Ф4, Ф3 и др.

Компания Shell , получив права на торговую марку SLIK 50 , снова выпустила на рынок автохимии серию препаратов под данной торговой маркой.

Выше указывалось, что разработчиком и обладателем зарегистрированной торговой марки « Teflon » и одним из первых производителей тефлоновых препаратов для автохимии ( DLX -600 и др.) является американская фирма DuPont , которая, однако, давно прекратила выпуск препаратов этого класса, а тефлоновые препараты сняты с вооружения американской армии уже почти 20 лет.

Полимерсодержащие препараты в основном применяются для повышения надежности и экономичности двигателей. Наиболее простой способ обработки заключается в следующем:

– полностью слить отработанное моторное масло и заменить масляный фильтр;

– тщательно взболтать содержимое флакона с препаратом в течение 3…5 мин.;

– ввести препарат в установленной пропорции в приготовленный к заправке объем моторного масла;

– тщательно перемешать полученный состав и залить в двигатель;

– немедленно пустить двигатель и проехать не менее 10…15 км или оставить его работающим на 25…30 мин. и не менять масло до пробега 5 тыс. км для лучшей обработки всех деталей двигателя.

Автохимические препараты этого класса также рекомендуется применять для специальной обработки, заключающейся во введении добавки в виде аэрозоля (или капельным путем) через впускные трубопроводы дизелей или карбюраторы бензиновых двигателей.

После обработки на прогретом и работающем двигателе, его не следует останавливать (глушить) в течение 15…20 мин., или можно осуществить технологический пробег на расстояние порядка 10 км.

В процессе обработки ПТФЭ покрывает трущиеся поверхности деталей, что заменяет трение металла о металл трением полимер по полимеру. Приводимые в рекламных проспектах ( SLIDER 2000 PTFE treatment team (Великобритания), Antifriction PTFE (США) и др.) данные указывают на значительное увеличение сроков службы обработанной полимерами техники, снижение расхода топлива и смазочных материалов, на другие положительные факторы.

Были попытки создания подобного автохимического соединения на основе ПТФЭ и в нашей стране. Широкую рекламную компанию вели авторы препарата «Аспект – модификатор» на основе перфторпропиленоксида (химическая формула CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF, где n = 15…55), а также «Универсальный модификатор», производимых российскими фирмами «Амтек», «Автоконинвест», которые предлагалось вводить в моторные и трансмиссионные масла.

Как заявляли разработчики, данные препараты изначально были созданы для применения в армейской технике в условиях боевых действий, когда во что бы то ни стало надо выполнять боевую задачу. Вопрос о сохранении межремонтного ресурса в этом случае, конечно, ни имел никакого смысла, так как, например, «время жизни» бронетанковой техники в современном бою составляет около 30 мин. Возможность длительной эксплуатации автомобилей на таких препаратах, как показала реальность, детально не исследовалась (если исследовалась вообще). Видимо, этим можно объяснить множество негативных «аспектов» их применения.

Новосибирская компания «Новофорум» одно время выпускала серию специальных противоизносных препаратов марки Forum , содержавших поверхностно – активированный фторопласт-4 (химическая формула (C2F4)nCOF, где n = 100…1000), разработанных в Институте химии Дальневосточного отделения РАН. К достоинствам данного препарата можно отнести его невысокую стоимость (около 100 р.) по сравнению с западными аналогами. Например, английский препарат S lik-50R стоил в США от 25 долларов, в Японии от 150 долларов. Минимальный размер частиц ПТФЭ (менее 1 мкм) в этом препарате позволяет беспрепятственно проходить через ячейки масляного фильтра (диаметр около 10 мкм) автомобиля и длительно удерживаться в смазочном материале во взвешенном состоянии.

В настоящее время имеется возможность производства волокон политетрафторэтилена диаметром всего в 40…60 нм при длине несколько микрометров. На рис. 9 (справа) представлены фотографии нановолокон ПТФЭ, полученные на электронном микроскопе.

Рис. 9. Фрагменты структуры Ленгмюра на поверхностях трения (слева) и нановолокна политетрафторэтилена (справа): 1 – смазочный материал; 2 – спиралевидные молекулы эпилама; 3 – трущиеся поверхности

Ряд фирм заявили о применении в своих препаратах эпиламных полимерных соединений, наиболее известные из препаратов: «Универсальный модификатор-2» производства ЗАО «Автокон», марки «КАМП» производства ООО «Автостанкопром» (Россия) и серия препаратов под торговой маркой Energie 3000 (Энергия 3000) производства фирмы E 3000 (Франция).

Эпиламные препараты Energie 3000 были разработаны по заказу заводской гоночной команды французской фирмы « Renault » для участия в международных ралли « VX‑Racing », где достаточно успешно апробированы и только затем перешли в розничную торговлю.

Особенность применения препаратов этой марки – они должны вводиться примерно за 1000 км до смены моторного масла. Затем масло с препаратом сливается, двигатель обрабатывается промывочными маслами и заправляется новым маслом. По утверждениям разработчиков, необходимая обработка трущихся соединений происходит ещё до смены масла, и дополнительное введение препарата не требуется.

За счет таких мероприятий, во – первых, достигается очистка систем двигателя от образовавшихся шламов, нагара и лаков. Во – вторых, удаляется из системы не израсходованный (не осевший) полимерный компонент, дальнейшее нахождение которого в двигателе нежелательно из‑за опасности его коагуляции (слипания) и блокировки масляного фильтра и приемного грибка масляного насоса. Однако не совсем корректно считать повышение эффективности работы двигателя после залива нового моторного масла только результатом действия обработки препаратом, уже слитым вместе с отработавшим маслом.

Из промышленных эпиламов наиболее известны марки 6–СФК-180–05 и 6–СФК-180–20, представляющие собой растворы перфторполиэфира карбоновой кислоты общего вида RfCOOH (где Rf – фторсодержащий радикал) в хладоне 113 (ГОСТ 23344—79).

В процессе обработки эпиламными препаратами фторсодержащие поверхностно – активные вещества (ПАВ) образуют так называемые структуры Ленгмюра в виде перпендикулярно ориентированных к поверхностям трения спиралей толщиной около 30…50 Å, способных выдерживать удельную нагрузку до 3 000 мН/мм 2 (см. рис. 9).

По некоторым данным, применение эпиламов значительно снижает поверхностную энергию материала, например, для металлов с 3 000…5 000 до 2…4 мНм, т. е. в 1000…10 000 раз.

Такие структуры, по данным разработчиков, способны надежно удерживать в зоне трения смазочный материал и в связи с этим значительно снижать интенсивность изнашивания и коэффициент трения обработанных подвижных соединений. Так, момент трения может снизиться до 10 раз, а момент страгивания в 10 000 раз по сравнению с необработанными поверхностями. Установлено, что ПАВ заполняет все микропоры и микротрещины на поверхности, вытесняя из них кислород и водород, предотвращая окисление и водородное изнашивание, а также рост микротрещин. Одно из достоинств эпиламов – возможность их применения в широком диапазоне рабочих температур, от очень низких (—200 оС) до достаточно высоких (+520 оС).

При тяжелых режимах работы соединений, приводящих к росту температуры и появлению очагов схватывания, фторорганические соединения (типа эпилама) могут вступать в реакцию с ювенальными (свободными от оксидных и других пленок) поверхностями с образованием на глубине до 40 Å фторида железа, что обеспечивает их высокие противозадирные свойства и снижение интенсивности изнашивания.

В связи с вышесказанным, эпиламы нашли широкое применение не только в качестве добавок к смазочным материалам, но и к смазочно – охлаждающим технологическим средам (СОТС) при механической обработке изделий из металлов, а также при специальной обработке резин, полимеров и других материалов в машиностроении.

Рассмотрим также более подробно силиконовые препараты. Полисилоксаны или силиконы – это полимерные кремнийорганические соединения (разнообразные жидкости, каучуки и смолы), находящие все более широкое применение в качестве специальных смазочных материалов и препаратов, в том числе при производстве синтетических моторных масел. Их основу составляет цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода. Углеводородные и другие органические радикалы различного структурного строения занимают боковые связи атомов кремния. Наибольшее практическое применение в качестве смазочных материалов имеют полимеры с метильными (метилполисилоксаны) и этильными (этилполисилоксаны) радикалами.

Кремнийорганические полимерные жидкости не имеют запаха, сильно различаются по вязкости, температуре кипения и замерзания. Они очень термостойки и, если горят, то с большим трудом, мало подвержены воздействию воды, большинства химических и физических факторов, разрушающих обычные органические материалы. В свою очередь, и они очень мало влияют или не влияют совсем на большинство таких органических материалов, как пластмассы, каучуки, краски или живые ткани и организмы. Кремнийорганические жидкости являются хорошими электроизоляционными материалами, они прозрачны и обладают гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами.

Редкое сочетание физических свойств объясняет такие разные области их применения. Их используют в присадках для моторных масел; при изготовлении различных смазочных веществ, гидравлических и демпферных жидкостей, работающих в широком диапазоне положительных и отрицательных температур; в кулинарии в составе варенья и джемов (для предупреждения вспенивания); в косметике; лакокрасочных покрытиях; при пропитке одежды и обивочных тканей; в пленках, покрывающих стенки сосудов для хранения некоторых жидких лекарств, чувствительных к контакту со стеклянной поверхностью; в составе мебельных и автомобильных полиролей; медицинском оборудовании; при производстве асфальта и пр. Тонкие пленки, оставляемые после обработки поверхности кремнийорганическими полиролями и пропитанными ими полировальными тканями, обладают исключительными пыле– и водоотталкивающими свойствами. Поверхность после такой обработки не смачивается водой и легко очищается от грязи.

Полисилоксаны (полиорганосилоксаны) отличаются низкой температурой застывания, имеют пологую вязкостно – температурную кривую, термостабильны. Эти смазочные материалы и препараты на их основе химически инертны, не вызывают коррозию стали, чугуна, цветных сплавов даже при нагревании до температуры 150 оС.

Кремнийорганические полимерные жидкости используются и в чистом виде. Точность чувствительных приборов и устойчивость их к повреждениям часто повышаются, если в качестве амортизирующих жидкостей применяются кремнийорганические полимеры. Хорошо подобранная жидкость устраняет нежелательное дрожание и скачки стрелки, даже если прибор испытывает значительные вибрации. Кремнийорганические жидкости позволяют снимать вибрацию маховиков в двигателях различных типов – от автомобильных моторов до локомотивных дизелей. Кремнийорганические полимеры обладают хорошей сжимаемостью, что дает возможность применять их в жидкостных амортизаторах.

Недостатками препаратов этой группы являются низкие смазывающая способность и противоизносные свойства, которые, в свою очередь, повышаются введением в них самих дополнительных присадок. Поэтому полисилоксаны более перспективны для применения в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах и гидроамортизаторах, а также для изготовления пластичных смазочных материалов и добавок к ним.

Анализ показывает, что, несмотря на доказанную результативность применения полимерсодержащих препаратов, существует целый ряд серьезных проблем при их широком использовании.

1. Так, лабораторные исследования и длительные эксплуатационные испытания одного из известных тефлоновых препаратов, проведенные в конце прошлого века Институтом автомобилей и прицепов в г. Радоме (Польша), выявили ряд негативных последствий использования данного восстановителя.

Было замечено, что образовавшееся на поверхностях трения тефлоновое покрытие может постепенно насыщаться мелкодисперсными частицами (продуктом износа) и абразива. Образуется подобие абразивного круга с пластичной матрицей из полимера и режущих элементов из застрявших в ней высокотвердых частиц. В результате, возможен переход от трения полимер по полимеру к трению в режиме абразивный круг – деталь .

2. Отмечено также, что применение тефлоновых препаратов способствует образованию смолистых отложений с белым налетом и нагара на днищах поршней и поршневых кольцах.

Похожие отложения на ряде поверхностей масляной системы двигателя, в том числе в фильтрах и каналах коленчатого вала, отмечаются и при применении некоторых других полимерсодержащих препаратов.

3. Рекомендуемые концентрации многих полимерсодержащих препаратов для введения в моторное масло необоснованно завышены (до 25 % от объема моторного масла), что сказывается на химмотологических свойствах базового масла.

...

Химмотология – наука о рациональном использовании топлив, масел и автохимии в технике.

4. Применение полимерсодержащих препаратов (особенно содержащих тефлон) на новых автомобилях, преимущественно японского производства, имеющих жёсткие допуски на изготовление трущихся соединений, например «шейка коленчатого вала – вкладыш», может привести к «забиванию» ими масляных каналов коленчатого вала и отказу двигателя.

В связи с этим в инструкциях по применению ряда полимерсодержащих препаратов указывается: «Не применять в период обкатки!» Учитывая близкий состав и механизм действия, целесообразно это предупреждение распространить на ВСЕ препараты этой группы.

5. По данным разработчиков, примененный однажды полимерсодержащий препарат может находиться на трущихся поверхностях до 80 000 км пробега и блокировать применение других РВП и технологий, которые либо не окажут никакого влияния на состояние обработанного узла, либо, хуже того, могут осесть в уже суженных тефлоном каналах и фильтрах.

6. В настоящее время в странах Западной Европы и США применение в автохимии препаратов, содержащих фторсодержащие материалы, крайне ограничено. Это вызвано том, что при их горении возможно образование в отработавших газах ядовитых химических соединений, близких по составу к боевым отравляющим веществам типа «фосген» и некоторых других.

Геомодификаторы

В настоящее время в ряде научно – технических центров разрабатывается новое направление в автохимии и трибологии в целом. Это направление получило наименование «геотрибология» (от греческого г еос – земля) – т. е. трение, износ и смазывание в условиях применения различного рода минералов и других соединений геологического происхождения.

...

Геомодификатор (РВС – технология)  – специальная добавка в смазочные материалы и технологические среды на базе минералов геологического (реже искусственного) происхождения, которые могут вступать во взаимодействие с контактируемыми (трущимися) участками деталей и формировать на них металлокерамический слой, частично устраняющий дефекты поверхностей трения.

Целью работ в этом направлении является создание специальных добавок в топливно – смазочные материалы, способствующих формированию металлокерамического слоя на контактирующих участках поверхностей трения, что приведет к частичному устранению дефектов и обеспечению высоких антифрикционных и противоизносных свойств. Такие материалы, главным образом на основе измельченного и модифицированного серпентина, а также других минералов естественного и искусственного происхождения, получили наименование «геомодификаторы» или РВС – технологии.

Началу исследований в данном направлении положило необычное явление, обнаруженное еще во времена Советского Союза при бурении сверхглубокой скважины на Кольском полуострове. Было выявлено, что при прохождении буровым инструментом (долотом) горных пород, богатых минералом серпентином (змеевиком), ресурс режущих кромок инструмента резко увеличивался.

Серпентин – группа природных минералов, которые встречаются в нескольких видах. Все серпентины – зеленые минералы, образующие жирные на ощупь массивные агрегаты и имеющие слоистую структуру, отдалённо напоминающую графит. Из серпентиновых пород добывают природный асбест (хризотил – асбест). Хризотил – асбест является минералом группы серпентинита, залегает жилами, в виде блестящих зеленоватых поперечно– или продольноволокнистых агрегатов. Элементарные волокна хризотила представляют собой свернутые в тончайшие трубочки серпентиновые листочки, различимые лишь под электронным микроскопом (рис. 10).

Рис. 10. Слоистая структура строения серпентина (слева) и волокна хризотила под электронным микроскопом (справа)

Формула серпентина – Mg6[Si4010](OH)8, или 3MgO2SiO22H20 или (МgОН)6Si4011Н2О.

Серпентин включает несколько минеральных видов:

– антигорит (Mg, Fe)2+3[Si2O5](OH)4;

– хризотил (клинохризотил, ортохризотил, парахризотил) Mg3[Si205](OH)4;

– лизардит Mg5[(OH)8|Si4O10].

Компонентный состав серпентина: МgО – 43 %, SiO2 – 44 %, Н2О —12,1…12,9 % (серпентин содержит около 13 % конституционной воды (в виде ионов гидроксила ОН— и в единичных случаях ионов Н+, располагающихся в узлах кристаллической решетки минерала). Эта вода прочно удерживается внутри минерала при комнатной температуре, но выделяется при нагревании в температурном интервале 300…1300 оС. Выделение воды сопровождается разрушением кристаллической решетки минерала.

Рентгенофазовый анализ геомодификаторов показывает, что эти составы бывают двух видов: один содержит в основном 75…80 % лизардита и 10…15 % хризотила, другой, наоборот, – 10…15 % лизардита и 75…80 % хризотила.

Все слоистые силикаты состоят из двух сеток [Si205]2—, соединенных вместе катионами в компактные пакеты состава [Si4O10]4—. Особенностью каждой сетки [Si2O5]2— является наличие нескомпенсированного электростатического заряда, обусловленного тем, что сетки из кремнекислородных тетраэдров с одной стороны имеют одну свободную валентность, и это определяет появление тетраэдров отрицательного заряда только на одной стороне сетки. В сдвоенных пакетах [Si4O10]4— отрицательные заряды обеих сеток направлены внутрь пакета и скомпенсированы катионами Мg+. Фактически в слоистых пакетах [Si4O10]4— между двумя сетками состава [Si2O5]2— располагается бруситовый слой Мg(ОН)2.

Специфическое строение слоистых силикатов – наличие пакетов, состоящих из гексагональных сеток – слоев, связанных друг с другом очень слабыми связями, определяет и свойства этих минералов: низкую твердость, весьма совершенную спайность и расщепляемость на тонкие пластинки.

Изучение данного явления проводилось в конце 80–х годов прошлого столетия в институте «МеханОбр» (г. Ленинград) под руководством академика В. И. Ревнивцева и при участии к. т. н. Т. Л. Маринича. Ими было установлено, что данный эффект – следствие разложения серпентина в зоне бурения с дополнительным выделением большого количества тепловой энергии. Вследствие этого наблюдается разогрев материала шарошки бурового долота, диффузия в него разложившихся элементов минерала и образование композиционной металлокерамической структуры, обладающей высокой твердостью и износостойкостью.

В 1992 году коллектив ученых (А. Ю. Хренов, Н. В. Уткин, В. В. Казарезов, А. И. Голубицкий, И. В. Никитин) из научно – производственной инновационной фирмы «ЭНИОН – БАЛТИКА» (Санкт – Петербург), созданной на базе ленинградского филиала «Федерация инженеров СССР «ЭНИОН»», продолжила работы над созданием препаратов на базе серпентина. Разработанный ими препарат был назван НИОД («Направленная ИОнизация Диспергированием»).

В январе 1993 года группа в следующем составе: ушедший из «ЭНИОН – БАЛТИКА» И. В. Никитин, а также А. К Агафонов, П. Б. Арацкий, С. И. Бахматов и Е. А. Гамидов, – выпустила первый ремонтно – восстановительный состав (РВС) на базе Кольских серпентинов. Ими были созданы две самостоятельные фирмы – «Промремонт» (Санкт – Петербург) и «Высокие технологии» (Харьков).

С апреля 1996 по сентябрь 1999 года И. В. Никитин работал с группой московских исследователей В. И. Неждановым и В. И. Ермаковым в научно – техническом центре «Конверс – Ресурс», который был образован Международным фондом конверсии для реализации РВС – технологии на практике.

В 1999 году специалистами новосибирской компании ЗАО «Промышленные технологии» подана заявка, а в 2001 году получен патент на изобретение собственного ремонтного состава, получившего торговое наименование – « Motor Doctor ».

В настоящее время на отечественном рынке автохимии наиболее известными препаратами этого класса являются: синтезатор металлов F orsan nanoceramics , выпускаемый российской компанией «Нанопром»; восстановители RVS Technology , изготовляемые в Финляндии фирмой « RVC – ТЕС Оу » по лицензии НПО «Руспром – ремонт»; смазочные композиции марки Супротек компания «Супротек», а также нанокондиционер Fenom Nanotechnology российской компании «Автохимпроект».

Рассмотрим более подробно химический состав «геомодификаторов», механизм действия и основные свойства получаемых защитных покрытий.

Точный компонентный и количественный состав своих разработок фирмы держат в строжайшем секрете, поэтому здесь мы можем привести только результаты независимых исследований препаратов сторонними фирмами и литературно – патентного поиска.

По химическому и фазовому составу многие геомодификаторы представляют собой смесь классического магнезиально – железистого силиката (серпентина – Mg6{Si4O10}(OH)8, являющегося формой целого ряда минеральных руд класса оливинов), конечными фазами которого являются форстерит Mg2SiO4 и фаялит Fe2SiO4, а также в незначительных количествах кремнезём SiO2 и доломит CaMg(CO3)2.

В качестве основы (и в определенной степени растворителя) в геомодификаторах, например в ГТМ, используется осветительный керосин ГОСТ 10227—88 (38,5 % по объёму) в полусинтетическим моторном масле 10W-40 (60 %).

В ряде работ предлагается для повышения эффективности образования геомодификаторами керамических защитных покрытий в качестве дисперсионной среды дополнительно к силикатам металлов (антигорит – естественный силикат магния, ревдинскит – минерал, смесь силикатов магния и никеля и др.), измельченным до размера зёрен от 1 до 10 мкм, добавлять мономеры с непредельными связями (диметиловый эфир малеиновой кислоты, пропиоловая кислота и др.).

В основе метода лежит способность этих составов при определенных условиях диффундировать в глубину приповерхностного слоя металла атомов углерода, вызывая образование упрочняющих его дислокаций (возникновение «булатного» эффекта). Базой для этих препаратов служат синтетические порошки оксидов металлов – катализаторов. Их основой являются следующие серпентинизирующие ультрабазиты: амфибол, биотит, ильнетит, магнантит, коротковолокнистый асбест, лизоргит, пирротин, петрандит, серпентин, тальк, альфа, орто– и клинохризотил, халькопирит и т. д. Кроме того, в состав триботехнических смесей могут входить такие минералы, как каолинит, доломит, графит, шунгит.

В последнее время на рынке геомодификаторов появились препараты с новыми минеральными компонентами – бёмитом и цеолитом.

Минерал бёмит, названный по имени немецкого ученого – минералога XX века И. Бёма, в чистом виде в природе встречается довольно редко. Диаспор и бёмит, Al2O3. Н2О и AlO(OH), – полиморфные разновидности одноводного оксида алюминия, находятся в природе в составе бокситов в кристаллической и скрытокристаллической формах. При температуре около 500 °C диаспор и бёмит теряют кристаллизационную воду, превращаясь в безводный глинозем.

...

Бёмит – минерал из группы окислов и гидроокислов металлов (по имени немецкого минералога XX века И. Бёма ( J. Böhm )), применяемый для изготовления ряда ремонтно – восстановительных препаратов автохимии.

Промышленностью налажено производство очень дешевого нанодисперсного искусственного бёмита. Исследования, проведенные в ГНУ ГОСНИТИ по применению синтезированного нанокристаллического бёмита в качестве добавок к смазочным материалам, показывают возможность повышения ресурса деталей и уменьшения трения в процессе эксплуатации на 30…33 %.

Цеолиты – минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов. В 1756 году Ф. Кронштедт обнаружил увеличение объема образца, сопровождающееся выделением воды из минерала стильбита (гидратированные силикаты алюминия) при нагревании. Поэтому он и ввел термин «цеолит» (в переводе с греческого «кипящий камень»). Оказалось, что подобным свойством обладают и другие минералы этого семейства: клиноптилолит, морденит, фожазит, шабазит. В отличие от кристаллогидратов (серпентинов и бёмита), также выделяющих значительное количество воды при нагреве, цеолиты поглощают и выделяют не только воду, но и другие молекулы без изменения кристаллической структуры.

...

Цеолит – (греч. zéo – киплю и lithos – камень, т. е. «кипящий камень») – большая группа близких по составу и свойствам минералов и синтетических веществ, служащих для разработки и производства ряда каталитических препаратов автохимии.

Химический состав цеолитов в обобщенном виде может быть представлен формулой: Mx/n(AlO2)x. (SiO2)y. zH2O, где М – катионы с валентностью n (обычно это Na+, K+, Ca2+, Ba2+, Si4+, Mg2+), z – число молекул воды, а отношение у/х может изменяться от 1 до 5 для различных видов цеолитов. Например, основной состав природных цеолитов Сокирницкого месторождения, %: SiO2 – 71,5; Al2O3 – 13,1; Fe2O3 – 0,9; MnO – 0,19; MgO – 1,07; CaO – 2,1; Na2O – 2,41; K2O – 2,96; P2O5 – 0,033; SO3 – следы. В качестве основных микропримесей могут содержаться: никель, ванадий, молибден, медь, олово, свинец, кобальт и цинк.

Цеолиты имеют строго определенный диаметр входных отверстий (от 0,3 до 1 нм в зависимости от вида минерала) и являются высокоактивными адсорбентами (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид минерала и нанопористая структура цеолита

В настоящее время известно более 600 видов цеолитов и только около 50 из них имеют природное (естественное) происхождение. Искусственные или синтетические цеолиты имеют классификацию А; Х и Y . Цеолиты, вследствие особенностей своей структуры, обладают высокой адсорбцией – концентрированием вещества из газовой фазы на поверхности твердого тела (адсорбента) или в порах, образуемых его структурой. При использовании цеолитов в качестве адсорбирующего элемента происходит молекулярно – ситовый отбор при сорбции молекул из газа в жидкости, позволяющей разделять молекулярные смеси в интервале размера молекул 10…20 нм.

Рассмотрим рекомендации по применению некоторых металлокерамических материалов и механизм их восстанавливающего действия.

Для машин с разной степенью износа и пробегом от 50 000 км пробега и выше рекомендуется:

1. Слить старое масло, промыть двигатель.

2. Залить новое масло и прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости 70…80 оС.

3. Исключить подачу топлива в карбюратор и выработать из него весь бензин.

4. Вывернуть свечи и через каждое свечное отверстие ввести в каждый цилиндр по 5…10 мл состава.

5. Не вворачивая свечей, стартером 5…6 раз прокрутить двигатель в течение 10 с, каждый раз с интервалом между попытками в 30…40 с.

6. Ввернуть свечи, подать топливо в карбюратор и запустить двигатель.

7. Оставшийся состав влить в заливную масляную горловину. Поднять обороты коленчатого вала двигателя до 3000…3500 об/мин и поддерживать их в течение 10…15 мин. По указаниям производителей, это очень важный момент обработки, так как снижение оборотов двигателя или его остановка может существенно повлиять на результаты обработки.

8. Произвести замену масляного фильтра после пробега 1500…2000 км. Моторное масло можно не менять до 50 000 км пробега, чем обеспечиваются наилучшие показатели обработки.

Однако единого мнения по применению геомодификаторов нет. По одним источникам, геомодификаторы рекомендуется применять после пробега около 1000 км, что обосновывается лучшими условиями и наглядностью обработки.

Другие рекомендуют применять геомодификаторы не только для автомобилей с пробегом, но и для новых автомобилей. В этом случае предлагается вводить состав непосредственно в моторное масло, при соблюдении остальных требований к обработке, а смену масляного фильтра рекомендуется производить после 5…6 тыс. км пробега.

Восстановление и упрочнение подвижных соединений металлокерамическими материалами осуществляется за счет формирования на поверхностях трения структур повышенной прочности, подавления процессов водородного изнашивания и охрупчивания металла, повышения термодинамической устойчивости системы поверхность трения – смазочный материал. Поверхностно – активные вещества (ПАВ) металлокерамического восстановителя после введения в системы двигателя подготавливают поверхности трения химически (катализ) и физически (суперфиниш), очищая их от нагара, оксидов, отложений и т. д.

Для получения необходимого эффекта от применения геомодификатора должно произойти его разрушение по формуле

Mg6{Si4O10}(OH)8 = 3Mg2{SiO4} + SiO2 + 4H2O,

до этого времени он (например, серпентин) работает, как простой абразив.

После разложения геомодификатора в очищенную зону трения вместе с катализатором происходит внедрение его керамических и металлокерамических частиц (фибрилла). Зона контакта обедняется свободным водородом, а поверхностные слои вследствие диффузии изменяют свою структуру и увеличивают прочность в несколько раз. В процессе дальнейшей работы на поверхностях трения формируется органо – металлокерамическое покрытие, частично восстанавливающее дефекты поверхности трения и обладающее высокими антифрикционными и противоизносными свойствами.

Металлокерамический защитный слой, который получается на поверхностях трения, может обладать уникальными триботехническими характеристиками:

– микротвердость 65…72 HRC;

– шероховатость 0,3…0,1 мкм;

– коэффициент трения 0,003…0,007;

– температура разрушения 1700…2000 оC.

При применении геомодификаторов в ДВС наблюдается некая оптимальная точка (момент времени) в процессе обработки, когда регистрируемый эффект достигает своего оптимального значения. Продолжение процесса обработки, как указывают ряд исследователей, может привести к ряду негативных последствий.

Наряду с высокой эффективностью геомодификаторов и РВС – технологии, остается множество нерешенных вопросов, связанных с их применением.

1. Так, исследованиями, проведенными в триботехнической лаборатории фирмы «ВПМАвто» установлено, что геомодификаторы увеличивают износ хромированного кольца в паре трения «хром – чугун» в два раза по сравнению с базовым вариантом, а также пары трения «вкладыш – шейка коленчатого вала». Это является следствием вдавливания (вкрапления) в более мягкой материал неразложившихся частиц геомодификатора и их функционирования как микрорезцов, закрепленных в пластичной матрице.

2. При обработке металлокерамическими материалами наблюдается выделение свободной воды. По данным, приведенным во втором томе советско – польского издания «Справочник по триботехнике. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения», повышение ее содержания в моторном масле всего на 5 % приводит к росту интенсивности изнашивания до 10 раз.

3. Отмечается нарушение температурной стабильности обработанного двигателя вследствие дополнительного теплового сопротивления металлокерамического слоя (кстати, как и полимерного) отводу тепла от поршня через поршневые кольца. Всё это может привести к перегреву двигателя и его отказу, особенно на режимах перегрузок.

4. По этой же причине наряду со снижением концентраций в отработавших газах окиси углерода СО и углеводородов СН, наблюдается почти двукратный рост выхода окислов азота NО.

5. При применении РВС – технологии в периоды приработки из‑за возрастающих температур отмечаются случаи дополнительного сверхнормативного выгорания масла и отпуск (снижение прочностных свойств) термообработанных поршневых колец.

6. Большинство геомодификаторов представляют собой не что иное, как взвесь порошковых материалов в соответствующем носителе (осветительном керосине, минеральном масле и т. д.), которая, как и порошковые реметаллизанты, может задерживаться фильтрами, центрифугироваться и выпадать в осадок. Так, например, при безразборном восстановлении тепловозных дизелей разработчиками рекомендуется на период обработки вообще исключать из системы смазки фильтры тонкой очистки (центрифуги) моторного масла.

Поэтому при применении геомодификаторов необходимы следующие дополнительные рекомендации:

1. Показанием к применению должны быть результаты технического диагностирования двигателя, указывающего на то, что степень износа систем, подлежащих обработке препаратом, составляет не менее 50 %.

2. Если пробег после замены масла и масляного фильтра составил более 5 000 км, либо качество моторного масла не соответствует эксплуатационным требованиям, а также при наличии отказов деталей в узлах и механизмах автомобиля, подлежащих обработке, то восстановительная обработка не рекомендуется.

3. Качественная обработка геомодификатором требует строгого квалифицированного инструментального контроля первого этапа процесса восстановления, поэтому такую обработку целесообразнее и безопаснее проводить в автосервисах с получением гарантий качества обработки.

4. На наш взгляд, геомодификаторы целесообразнее всего применять в элементах трансмиссии и ходовой части. Обладая высокими водо– и грязеотталкивающими свойствами, они могут существенно понизить износ и температуру в зоне трения, в том числе и в открытых узлах, таких как шарниры карданных валов, цепная передача мотоциклов и т. д.

В заключение данного раздела следует отметить, что главной проблемой, существенно сдерживающей применение препаратов на основе геомодификаторов, является нестабильность их свойств, а как следствие, результатов обработки. Все это, прежде всего, обусловлено минеральной основой добавок с наличием множества неконтролируемых примесей и загрязнений. Разработка для таких присадок синтетических компонентов, свободных не только от балластных, а, прежде всего, от возможных абразивных компонентов, способна открыть новые перспективы для их широкого применения в автомобильной промышленности.

Кондиционеры металла (поверхности)

К отдельной группе РВП относятся кондиционеры (металла или поверхности). Это целый спектр различных препаратов автохимии, в основном на базе поверхностно – активных веществ (ПАВ) и химически – активных веществ (ХАВ), в том числе традиционно применяемых в смазочных материалах, но официально не именуемых кондиционерами.

Впервые термин «кондиционер» (от английского « condition» – условие, состояние) был употреблен еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Почти через сто лет, в 1902 году американский инженер – изобретатель Уиллис Карриер собрал первую промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью – Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, ухудшавшей качество печати.

Слово «кондиционер» по отношению к устройству для поддержания нужной температуры и влажности в помещении прижилось только у нас в стране. Фактически это фрагмент словосочетания a ir – condition , что в переводе с английского означает «состояние воздуха». В дальнейшем слово кондиционер стало применяться в других отраслях, например «кондиционер металла», «кондиционер волос», «кондиционер белья» и т. д.

Собственно, смысл словосочетания кондиционер поверхности применительно к автохимии можно интерпретировать как препарат и механизм воздействия на процессы трения и изнашивания, позволяющие восстанавливать антифрикционные и противоизносные свойства, а также химический состав (состояние) поверхностей трения посредством доставки необходимых компонентов (среды или энергии) за счет введения химически активных веществ.

Одним из главных компонентов автомобильных кондиционеров поверхности являются галогенированные производные углеводородов. Эти химически активные углеводороды являются соединениями, полученными замещением в структурной формуле углеводорода одного или более атомов галогена (хлора, фтора, брома, йода) равным числом атомов водорода. К активным компонентам таких присадок следует отнести также ряд соединений серы и фосфора.

Наиболее часто в кондиционерах металла применяются хлоропарафины, отвечающие по составу предельным углеводородам или парафинам СnН(2n+2), в которых один или несколько атомов водорода замещены хлором. Из химических свойств хлоропарафинов наиболее важным и характерным для них является чрезвычайная подвижность атомов хлора, вследствие чего при действии соответствующих агентов они способны обменивать хлор снова на водород или на другие атомы или группы. Эта способность обусловливает широкое применение хлоропарафинов для разнообразнейших синтезов, в том числе для препаратов автохимии.

Механизм противозадирного действия хлорсодержащих соединений заключается в образовании хлоридов на локальных микроучастках контакта поверхностей трения в условиях высоких удельных нагрузок и скоростей скольжения, особенно в присутствии следов влаги.

Сера и сернистые соединения образуют сульфидную пленку на поверхности металла начиная с температуры 200 °C. Эта пленка содержит карбиды и оксиды железа, а также сульфаты железа (вследствие окисления). Толщина образовавшейся сульфатной пленки зависит от прочности связи серы в молекулах присадки и составляет 300…400 нм. С применением рентгеноспектральных методов было установлено, что в процессе работы сульфатная пленка непрерывно истирается и восстанавливается, однако средняя толщина пленки остается постоянной.

Другим химически активным компонентом РВП являются препараты на основе соединений фосфора. Так, металлические соли дитиофосфорных (ДТФ) кислот придают смазочным композициям высокие антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные, а также незначительные противозадирные свойства за счет химических реакций присадок с металлом поверхности с образованием на поверхностях трения фосфатов металлов, имеющих высокое сопротивление сдвигу.

Дитиофосфаты цинка применяют в качестве антиокислительной и противоизносной присадки. Наиболее широко распространены российские присадки ДФ-11 (50 %-ный раствор изобутилизооктилдитиофосфата цинка в веретённом масле), а также А-22 – присадка нового поколения (дитиофосфат цинка, модифицированный бромом), с содержанием активного вещества не менее 85 %. Их применяют в моторных, трансмиссионных и индустриальных маслах в концентрации от 0,5 до 2,0 % (мас.).

В моторных маслах они используются как компонент полифункциональных присадок для обеспечения синергизма (содружества) триботехнического действия различных присадок.

Противоизносное действие дитиофосфатов или дитиокарбонатов молибдена в основном реализуется вследствие химического модифицирования продуктами термического разложения этих соединений на поверхностях пар трения и последующего образования на них полимолекулярного граничного слоя. Продукты их разложения вступают в реакцию с ювенальными поверхностями трения и насыщают их серой, молибденом и в некоторых случаем фосфором. Затем при высоких температурах происходит дальнейшее разложение присадки, образуются соединения MoS2 и МоО4 или их модификации, создающие полимолекулярный противоизносный антифрикционный граничный слой. Присадками такого типа являются ПАФ-4 («Экомин»), производства Рязанского опытного завода ВНИИ НП (Россия) и, по некоторым данным, « MotorProtect » немецкой фирмы L iqui Moly GmBh . Дитиофосфат цинка также взаимодействует с продуктами окисления, образующимися в масле при эксплуатации, повышая его антикоррозионные свойства.

Все эти вещества в той или иной концентрации входят или могут входить в состав РВП группы кондиционеров металла. Механизм их действия основан на физической адсорбции, хемосорбции и химическом взаимодействии ПАВ с поверхностями трения.

Механизм физической адсорбции заключается в том, что полярные молекулы кондиционера удерживаются на трущихся поверхностях силами Ван – дер – Ваальса, образуя достаточно прочные перпендикулярно расположенные к трущимся поверхностям слои, способные выдерживать высокие нормальные нагрузки и имеющие низкое сопротивление к действию касательных напряжений.

Хемосорбция основана на удержании на поверхности металла молекул кондиционера химическими связями, при этом атомы металла не покидают свою кристаллическую решетку и не вступают в химические реакции.

В результате на поверхностях трения образуются молекулярные пленки физического (адсорбция), химического (хемосорбция) строения, а также ряд химических соединений.

Физическая адсорбция и хемосорбция протекают практически одновременно. Например, адсорбция жирных кислот при нормальных температурах носит в основном физический характер, а при высоких температурах – химический. Так, кондиционеры поверхности, с одной стороны, за счет физической адсорбции образуют на смазываемых поверхностях достаточно прочные слои ориентированных молекул смазочного материала, работающие при низких температурах. С другой стороны, в результате хемосорбции за счет образования в смазочном материале, например, активных ионов хлора (при применении хлоропарафинов), опережая процессы схватывания, на поверхностях трения образуются устойчивые пленки, а в смазочном материале маслорастворимые или твердые химические соединения, состоящие из хлоридов, фосфатов, йодидов, сульфидов и др.:

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O;

Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O.

Высокая скорость их образования позволяет быстро восстанавливать такие пленки в местах разрушения граничного слоя базового смазочного материала, обеспечивая защитный режим трения во фрикционном контакте вплоть до температуры плавления.

Образовавшиеся адсорбированные, хемосорбированные структуры и химические соединения на поверхностях трения, обладающие относительно высокой прочностью и стойкостью, защищают их от непосредственного механического и теплового контакта, препятствуют взаимной адгезии поверхностей.

Наиболее известным препаратом этого класса является антифрикционный кондиционер металла « Energy release » («освобождающий энергию»), разработанный американской компанией Entech Corp . в рамках абсолютно закрытой программы по созданию самолета – невидимки « Stelth ». Он был создан специально для турбин реактивных двигателей и других узлов и механизмов, работающих в сверхтяжелых условиях, когда обычные СМ не обеспечивали необходимых свойств.

Физико – химические исследования « Energy release », проведенные с участием Центра лазерной технологии при Институте общей физики РАН, указывают на образование на трущихся поверхностях сервовитной пленки из чистейшего железа. Методом оже – спектроскопии установлено, что толщина этой пленки составляет всего 250 Å (25 нм), что в 2000 раз меньше толщины человеческого волоса. В условиях применения « Energy release » наблюдается значительное снижение шероховатости поверхностей – с 1 до 0,01 мкм, т. е. до уровня зеркальной поверхности, что позволяет в 5…12 раз снизить износ деталей и механизмов двигателя. Результаты расчетов показали, что использование « Energy release » на серийном моторе без всяких конструктивных доработок позволяет получить прирост мощности на 5 л. с. (3,73 кВт).

В последнее время получила распространение новая американская разработка – полностью биоразлагаемый синтетический кондиционер металла второго поколения « SMT 2», обладающая, к тому же, по данным фирмы – производителя, более высокими антифрикционными свойствами.

Научно – производственная компания «Автохимпроект» выпускает отечественный кондиционер металла Fenom (Феном), который в настоящее время широко известен на автомобильном рынке и входит в целую группу различных продуктов для автохимии. Название Fenom образовано от F e – обозначение железа в таблице Д. И. Менделеева и Nom – от латинского Nomen – основа основ (имя).

Особенностью кондиционирования металла при использовании препарата Fenom заключается в дополнительном пластифицировании поверхностей трения и формировании на них тончайших слоев, по свойствам близких к сервовитной пленке, характерной для эффекта безызносности. Это обусловлено избирательным растворением веществами кондиционера легирующих элементов конструкционного материала детали и образованием структуры, состоящей из чистого железа с включенными в него остаточными фазами углерода.

При этом контактируемые участки покрываются достаточно устойчивыми полимерными и полиэфирными структурами, создавая эффект прочной «масляной шубы», способной исключить непосредственный контакт трущихся соединений. Это позволяет существенно снизить в подвижных соединениях потери на трение и их интенсивность изнашивания, в том числе при пуске, разгоне, режимах перегрузок и т. д.

Fenom обеспечивает реальный эффект при концентрации всего 3 % от объема моторного масла, в то время как многие другие препараты подобного назначения вводятся в пропорции до 25 %, что может нарушить сбалансированный состав масла. Препарат можно заливать в двигатель, коробку передач, задний мост и т. д. в любой момент и при любом пробеге автомобиля. Рекомендуемое количество препарата для каждого конкретного агрегата указано в инструкции.

Обработку двигателя гораздо лучше приурочивать к смене моторного масла. При этом рекомендуется использовать 5–минутную промывку двигателя с препаратом Fenom , который в составе промывки не только обеспечивает защиту двигателя, но и повышает энергетику очистителя, усиливая его моющие свойства.

По данным профессиональных аналитиков, комплексное применение Fenom на всех этапах производства и эксплуатации позволяет увеличивать ресурс механизма в целом в 3…6 раз, на этапе эксплуатации – от 2 до 5 раз и получать дополнительную экономию материальных средств от 10 до 40 %.

Антифрикционные кондиционеры металла выпускаются многими известными автохимическими компаниями мира. Так, концерн Lubrichim (Швейцария – Бельгия – Испания) выпускает антифрикционную и противоизносную присадку к маслу (многоцелевой концентрат антифрикционного кондиционера металла) Auto Plus 2025, предназначенную для снижения износа деталей и потерь на трение, избыточного потребления топлива, замедления окисления масла и предотвращения образования черных смолистых отложений.

Фирма SCT‑Vertribs GmBh (Германия) производит добавку в моторное масло E stocada Metall Conditioner (Торговая марка – MANNOL ), предназначенную для упрочнения металлических поверхностей поршневых колец и гидрокомпенсаторов, очистки двигателя от смолистых отложений, снижения потерь на трение, повышения износостойкости деталей, снижения расхода топлива и масла, облегчения холодного пуска, оптимизации показателей выхлопа, т. е. стандартного набора функциональных свойств, присущих кондиционерам металла.

Следует иметь в виду, что применение в смазочных материалах галогенных соединений способствует образованию кислот, которые повышают кислотное число базового смазочного материала, а следовательно, и его коррозионную активность. Все это требует строгого соблюдения инструкций по применению, не допускающих превышению рекомендуемых расчетных концентраций, порядка и периодичности применения таких препаратов.

...

Кислотное ч исло – число, соответствующее количеству химического соединения КОН (щелочи), необходимого для нейтрализации всех типов кислот в нефтяном продукте.

Другой немаловажной проблемой является наличие в кондиционерах металлов хлор– и фторсодержащих компонентов, применение которых в странах Западной Европы и США ограничено в связи с экологическими требованиями.

В настоящее время на рынке автохимии присутствует целый ряд препаратов автохимии, предназначенных для кондиционирования (восстановления свойств) самых различных конструкционных материалов, таких как резинотехнические и полимерные уплотнения систем двигателя, ременных передач, поверхностей облицовки и обивки салона и т. д., которые следует называть кондиционерами поверхности.

Слоистые добавки-модификаторы

Следующую группу препаратов можно объединить понятием «слоистые добавки», которые также часто называют модификаторами. Препараты, отнесенные к данной группе, в основном включают в свой состав элементы с низким усилием сдвига между слоями, например дисульфиды молибдена (МоS2), вольфрама (WS2), тантала (TaS2) и ниобия (NbS2), диселениты молибдена (МоSе2), титана (TiSе2) и ниобия (NbSе2), трисульфид молибдена (МоS3), графит (C), нитрид бора (BN – «белый графит») и некоторые другие.

Слово «графит» происходит от греческого корня «графо» – пишу, так как он издавна применялся для изготовления грифелей карандашей. Примерно с XV века графит начал применяться для изготовления тиглей. В XVI веке началась добыча графита в Англии, где он стал использоваться как карандашные грифели взамен свинцовых. В связи с этим его вначале даже называли «плюмбаго» (от латинского «плюмбум» – свинец). Интересно и то, что его долгое время совсем не отличали от другого твердосмазочного материала – молибденита (по – гречески « молибдос »). Древние греки обычно путали молибденит с графитом, а иногда и со свинцом.

Рассмотрим механизм восстановительного, в основном антифрикционного и противоизносного, действия слоистых добавок, на примере химического строения графита и дисульфида молибдена, который, в общем, аналогичен и для других материалов подобной структуры.

Графит находит широкое применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности – от изготовления карандашных грифелей до блоков замедления нейтронов в ядерных реакторах. Атомы углерода в кристаллической структуре графита связаны между собой прочными ковалентными связями и формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями. Расстояние между атомами, расположенными в вершинах правильных шестиугольников, равно 0,142 нм, между слоями – 0,335 нм. Слои слабо связаны между собой (рис. 12). Такая структура – прочные слои углерода, слабо связанные между собой, определяет специфические свойства графита: низкую твёрдость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки, что обусловило его применение в различных смазочных материалах в качестве противозадирного и противоизносного материала.

Приведенная модель не является полной, так как некоторые факты не позволяют полностью описать механизм смазочного (защитного) действия графита только слоистой структурой. Например, при применении графита в сухом воздухе сила трения выше, чем во влажном, в атмосфере азота существенно выше, чем на воздухе (причем в сухом азоте выше, чем во влажном), а в восстановительной среде смеси газов вообще не обладает хорошей смазочной способностью. Таким образом, наличие пленки влаги или окисных пленок на поверхностях трения является необходимым условием для проявления графитом своих максимальных смазочных свойств.

Рис. 12. Слоистая структура кристаллической решетки графита (справа) и дисульфида молибдена (слева)

В настоящее время, ультрадисперсный графит входит в состав практически всех смазочных материалов, выпускаемых бельгийской компанией Marly под маркой Black gold , технологического партнера гонок «Формулы-1», «Форд», «Рено» и ряда российских автосоревнований. Например, 100 %-ное синтетическое моторное масло Blaсk gold bio carat специально разработано для использования в автоспорте. Оно содержит уникальную коллоидную смазку, основанную на графите, а также до 65 % эстеров, благодаря чему значительно снижается трение и износ трущихся соединений, увеличивается мощность двигателя и снижается расход топлива.

Кристаллическая решетка дисульфида молибдена схематично подобна решетке графита: между атомами молибдена и серы имеются достаточно сильные связи, в то время как расстояние между слоями серы много больше и связи слабее. Благодаря этому дисульфид молибдена может надежно работать при отрицательных температурах (до —50 оС), а также в вакууме. Однако при температуре 538 оС молибденит превращается в триоксид, являющийся абразивным материалом.

История одной из наиболее известных фирм мира, немецкой « Liqui Moly GmbH », как раз тесно связана с этим химическим соединением. Даже название фирмы является производным от Liqui (сокр.) – жидкость и Moly ( сокр.) – молибден.

Однажды в одном из магазинчиков армии США, базировавшейся в Германии после окончания второй мировой войны, немца Ханса Хенле заинтересовал жестяной «бутылек», продававшейся под торговой маркой « Liqui Мoly ». Этот пузырек содержал специальную жидкую смесь для добавки в моторное масло, которая должна была защищать двигатель самолета от повреждений в случае внезапной потери масла. Основой этой смеси являлся дисперсионный порошок темно – серого цвета – дисульфид молибдена (MoS2), который и придавал продукту эти удивительные защитно – смазывающие свойства. При поражении масляного бака или утечки масла дисульфид молибдена какое‑то время «смазывал» и защищал двигатель самолета, позволяя пилотам благополучно приземлять свои поврежденные машины.

В 1955 году Ханс Хенле выкупил права на торговую марку « Liqui Мoly » и патент на вещество «Дисульфид молибдена». В марте 1957 года была основана компания « Liqui Moly GmbH », которая начала выпуск своей собственной присадки в моторное масло ( Oil‑Additiv ), называвшейся тогда « Kfz 1», и по сей день представленной в фирменном ассортименте.

Дисульфид молибдена стал составной частью различных продуктов фирмы: Kfz 1 (Масляная присадка), Kfz 2 (Присадка в трансмиссионное масло), Kfz 3 (Универсальная смазка) и Kfz 4 (Монтажная паста). Продукты компании, содержащие различные соединения дисульфида молибдена, и сейчас занимают одно из ведущих мест в линейке продукции ставшей всемирно известной фирмы.

Наиболее известны специальные молибденсодержащие смазки для высоких механических и термических нагрузок в шарнирах карданов и равных угловых скоростей. Так, многоцелевая смазка Molybden эффективна при действии ударных нагрузок, устойчива к окислению и, что наиболее важно, способна защищать смазываемые детали от коррозии даже в случае попадания в смазку воды.

Достаточно известно на рынке моторное масло MANNOL Molibden немецкой фирмы SCT GmBH , содержащее дисульфид молибдена и широко представленное в сети магазинов России, реализующих смазочные материалы.

Нитрид бора (BN) – таков состав вещества, которое иногда называют «белым графитом». Его получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака. Это белый, похожий на тальк порошок, но сходство с тальком чисто внешнее, намного больше и глубже сходство аморфного нитрида бора с графитом. Одинаково построены кристаллические решетки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки. Известное сходство с углеродом проявляет и сам бор, а не только его соединения с азотом. Это не должно удивлять. Бор и углерод – соседи по таблице Менделеева, оба элемента – неметаллы, мало отличаются размеры их атомов и ионов. Главное следствие этого сходства – быстрое развитие химии бороводородов, которая, по мнению многих ученых, может со временем стать «новой органикой». Напомним, что просто «органика», органическая химия это, по существу, химия углеводородов и их производных.

В автохимии наиболее известны препараты, содержащие нитрид бора – « Ceramic Engine Protector » производства голландской фирмы Petromark Automotive Chemicals BV ( Торговая марка – P. M. Xeramic ), комбинированный препарат Z enox NV . производства бельгийской нефтехимической компании M arly SA ., слоистая добавка на эстеровой основе – « VX 500» также от бельгийской фирмы SWF s. a. / n. v ., (Торговая марка – Xenum ), а также « CeraTec » немецкой фирмы L iqui Moly GmBH и др.

В ряде работ по трибологии указывается, что ряд йодистых комплексов также имеют слоистую структуру. В то же время йодистые соединения уменьшают количество и твердость нагаров на поршнях и головках цилиндров за счет перевода твердых окислов металлов под действием йода в йодиды, имеющих как раз слоистую структуру, меньшую твердость и кислотность.

Известен еще целый ряд так называемых светлых твердых добавок к смазочным материалам. В основном это соединения на основе цинка: сульфиды – ZnS, фториды – CaF, фосфаты – Zn3(РО4)2, оксиды – ZnO и гидрооксиды Zn(OH)2; кальция: гидрооксид – Са(ОН) и ортофосфат – Са3(РО4)2, а также железа: пирофосфат – Fe2Р2О7 и некоторых др.

При работе слоистый материал заполняет (сглаживает) микронеровности поверхностей трения, вследствие чего до 50 % снижается коэффициент трения и износ обработанных поверхностей. Данные присадки (модификаторы) необходимо вводить при каждой замене масла, так как при работе двигателя на чистом масле происходит интенсивное вымывание частиц графита (дисульфида молибдена) из микронеровностей и вынос их из зоны трения.

Диаметр частиц должен превышать максимальную высоту микронеровностей (параметра шероховатости), чтобы разделять трущиеся поверхности. Поэтому в западных фирмах дисульфид молибдена и графит перемалываются в шаровых мельницах несколько суток, а затем тщательно калибруются (просеиваются).

Для стабилизации дисперсий (предотвращения их оседания в фильтрах маслосистем) слоистых материалов требуется дополнительное введение в смазочные материалы сульфонатов, алкилфенолятов, эфиров, кетонов, сополимеров этилена и пропилена, полимеризованного растительного масла, фталиевого ангидрита, танина, церизина. Все это перегружает пакет присадок базового смазочного материала.

Использование слоистых препаратов в качестве добавок, а также готовых моторных масел, содержащих слоистые составляющие, имеет ряд особенностей.

1. Применение препаратов на основе дисульфида молибдена не рекомендуется в маслах, содержащих цинк и кальций в базовом масляном пакете присадок, так как возможно их взаимодействие и выпадение в осадок.

2. Применение дисульфидмолибденовых присадок, а также многих других ремонтно – восстановительных препаратов значительно увеличивают сульфатную зольность моторных масел, превышая допустимые нормы.

3. Ряд частиц, введенных в СМ в виде добавок (взвесей), например, слоистых добавок (как, кстати, реметаллизантов и геомодификаторов), могут быть центрифугированы фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатым валом, что грозит забиванием каналов коленчатого вала.

4. Добавки, масла и смазки этого класса ( Black gold , M ANNOL Molibden, Motor Protect, Getriebeoil Additiv, Molybden и др.) имеют черный или темно – серый цвет из‑за содержания в них графита или дисульфида молибдена, что является их отличительной особенностью. В то же время, использование таких масел визуально «маскирует» (не позволяет правильно оценить) качество очистки систем двигателя перед сменой масла с одной стороны, а с другой – интенсивность старения моторного масла в период его эксплуатации.

...

Цвет нефтепродукта – оценивают в единицах ЦНТ на колориметре визуальным путем, сравнивая с цветными светофильтрами, каждый из которых имеет номер, соответствующий единице цветности. Если цвет нефтепродукта более 8,0 единиц ЦНТ, то готовят раствор из 15 мл нефтепродукта в 85 мл растворителя.

5. Применять дополнительные РВП наиболее целесообразно для двигателей с большим пробегом и сниженными технико – экономическими показателями. Однако именно в этих случаях возможно попадание в моторное масло топлива и прорыв отработавших газов в картер через изношенную или накоксованную цилиндропоршневую группу, что приводит к интенсивному окислению масла и резкому нарушению стабильности базового пакета присадок.

6. Как известно, при эксплуатации автомобиля в зимний период, и особенно при длительном простое, в цилиндрах двигателя, а также в топливном баке (тем более, если оставить его на зимовку полупустым) скапливается водяной конденсат. Под воздействием кислорода происходит распад дисульфида молибдена, а попадающая влага способствует образованию серной кислоты и возникновению «стоп – эффекта» (заклиниванию узла), описанного в середине прошлого века отечественным классиком трибологии профессором И. В. Крагельским.

7. При разрушении (разрыве) пыльника на ШРУС он выходит из строя не только вследствие попадания внутрь абразива (грязи), а также и потому, что продукты окисления дисульфида молибдена состоят из окиси молибдена (MoO3), обладающей высокой абразивной способностью, и серы – коррозионно – активного компонента.

8. Наиболее эффективно и целесообразно применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита, нитрида бора и других слоистых модификаторов трения в трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна.

Нанопрепараты-восстановители

Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями автохимией и автокосметикой. К таким разработкам относятся различные ремонтно – эксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.

Нано… – от греческого «нанос» – карлик, гном, приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10—9 м. На таком расстоянии вплотную может расположиться примерно 10 атомов вещества.

Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире – от отдельных атомов (размером менее 0,1 нм) до их конгломератов и органических молекул, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях, а наиболее ярко выражены и эффективны они при размере зерен менее 10 нм. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, не свойственных традиционным моно– и поликристаллическим состояниям материалов. Уменьшение размера кристаллов (в первую очередь в металлах и сплавах) может приводить к существенному изменению свойств материалов. Принципиально важно, что они состоят из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискретная атомно – молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой поверхности наноструктур.

При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные каким‑то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико – химические, функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные) частицы, нановолокна (например ПТФЕ), пластинки монтмориллонита или иглы серпентина.

На рис. 13 показаны сферические наноразмерные структуры кремния, здесь 84 % частиц имеют диаметр 44 нм и 16 % – 14 нм. Этот наноразмерный кремний получен при разложении газообразного моносилана (кремневодорода) SiH4, из которого получают чистый полупроводниковый кремний в инертной среде при резонансном поглощении лазерного излучения.

Рис. 13. Наноразмерные частицы кремния диаметром 14…50 нм ( distance 40,7 nm – ориентировочная шкала размеров)

Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:

1. Наличие в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсных алмазов, металлических порошков, политетрафторэтилена (ПТФЕ), модифицированного графита и т. д.);

2. Использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь – гель – технологии (рекондиционеры);

3. Формирование на поверхностях трения, вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов (ионных металлоплакирующих присадок, кондиционеров, геомодификаторов), защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур.

...

Рекондиционер (англ. reconditioner – реставратор) – объединение понятий кондиционирования (нормализации состояния) и латинской приставки « re » – возврат ( return) , что в комплексе означает – препарат автохимии, способствующий возвращению условий трения и изнашивания к нормальному состоянию.

Несомненно, что всевышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно – восстановительным препаратам автохимии, применяемым для безразборного сервиса (восстановления) автотракторной техники. В одних случаях они являются определяющими для того, чтобы быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других могут быть отнесены к вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы.

Углерод и его аллотропные формы – химические элементы, которые больше всего интересуют ученых в области нанотехнологий. До недавнего времени было известно, что углерод образует четыре аллотропные формы – алмаз, графит, карбин (получен искусственно) и лонсдейлит (впервые найден в метеоритах, затем получен искусственно). Известны и другие формы углерода, такие как аморфный углерод, белый углерод (чароит) и др., но все эти формы являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

В настоящее время стала известна еще одна аллотропная форма углерода, так называемый «фуллерен» (многоатомные молекулы углерода Сn). Молекула фуллерена С60 была обнаружена в 1985 году при исследовании масс – спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца. Название дано в честь известного американского архитектора – авангардиста, философа, поэта и инженера Р. Б. Фуллера ( Fuller ), разработавшего дизайн строительных конструкций, форма которых аналогична форме молекулы фуллерена С60.

Фуллерен является, по существу, новой формой углерода. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией, не свойственной неорганическим соединениям в природе. Поэтому признано, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит), – это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.

Алмазные наночастицы в зависимости от условий применения могут выступать в виде либо тончайшего абразива, либо эффективного модификатора трения. Оказалось, что алмазная шихта (промежуточный продукт получения наноалмазов) чрезвычайно эффективна в виде добавок к моторным и трансмиссионным маслам, консистентным смазкам и смазочно – охлаждающим технологическим средам. Различный набор наночастиц алмазной шихты оказывает сильное структурирующее действие, как на поверхности трения, внедряясь в поверхности деталей, армируя ее, так и на смазочный материал, изменяя его характеристики.

Как ни парадоксально, но алмазосодержащая смазочная композиция обладает высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами, наряду с высокой коллоидной стабильностью. Содержание наночастиц в рабочей среде в ничтожных количествах (всего 0,01…0,003 %) обеспечивает мягкую безабразивную приработку деталей двигателей и трансмиссий.

Научно – производственная фирма «Лаборатория триботехнологии» впервые в мире разработала препарат на основе наноразмерных комплексов органосорбента, полученных по золь – гель – технологии из бентонитовых глин, названный «рекондиционер».

Бентонитовые глины получили название от форта Бентон, расположенного в штате Вайоминг (США), где в конце прошлого века была начата их первая промышленная добыча. В дальнейшем практический интерес к бентонитовым глинам значительно возрос, и их месторождения были разведаны почти на всех континентах нашей планеты. Так, монтмориллонит – основной минерал бентонитовых глин – получил название от города Монтмориллон (Франция), вблизи которого был впервые обнаружен.

Бентонитами следует называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60…70 % из минералов группы монтмориллонита, обладающие высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью.

Более точную качественную характеристику природных бентонитов по одним только результатам их химического анализа дать весьма затруднительно. Для сравнительно чистых бентонитов содержание отдельных компонентов, в частности, окислов кремния и алюминия, и их молекулярное соотношение являются характеризующими признаками.

Бентониты – важный вид минерального сырья, который находит все большее применение в различных отраслях. Они используются в практике глубокого бурения – для изготовления высококачественных глинистых буровых растворов, в литейном производстве – в качестве превосходного связующего материала, в нефтеперерабатывающей, энергетической, химической и пищевой промышленности – в качестве адсорбентов и катализаторов, в строительной и керамической промышленности, в сельском хозяйстве (при изготовлении комбикорма и в других целях), медицине и автохимии.

Органобентонит является универсальным структурообразователем различных масляных сред. Он одновременно является загустителем масел, повышая их вязкость, термостойкость и термостабильность различных систем, может работать в агрессивных средах, в том числе в средах с любой минерализацией, а также значительно повышает устойчивость различных масел. С помощью органобентонита можно создавать системы из компонентов, которые в обычных условиях несовместимы, например, удерживать в воде или в масле специальные вещества или химические элементы – носители определенных заданных свойств.

Для получения органобентонита используют бентонитовые глины. Предлагаемые к использованию глины обогащаются, перерабатываются и выпускаются в виде бентонитовых порошков с дисперсностью частиц 1·102…5·103 Å.

При получении рекондиционеров проводится модификация бентонитовой глины фторуглеродным ПАВ, т. е. получаются наночастички глины с поверхностью, аналогичной тефлоновой (рис. 14).

Рис. 14. Наноразмерные слоистые частицы монтмориллонита, модифицированного фторуглеродными соединениями

Группа препаратов на основе бентонитового наноразмерного органосорбента, выпускаемых компанией «Автохимпроект», имеет торговую марку « Old Chap », что переводится с английского как «старый друг». Фирмой выпускаются препараты данной марки для применения в двигателях, механических коробках передач и гидроусилителях руля автомобилей с пробегом более 100 000 км.

Препараты обеспечивают повышение несущей способности (прочности) смазочного слоя в зоне контакта трущихся поверхностей, особенно имеющих повышенные зазоры вследствие износа.

Этой же фирмой выпущен новый рекондиционер марки F enom Tensei , который разработан специально для японских автомобилей (с учетом особенностей их эксплуатации и старения) с пробегом более 100 000 км для снижения темпа изнашивания деталей двигателя, улучшения его эксплуатационных и ресурсных характеристик. Препарат компенсирует недостатки в диагностике и техническом обслуживании автомобилей, несоответствие применяемых отечественных ТСМ требуемому уровню их качества.

Fenom Tensei изготовлен с применением химических материалов компании Ciba Specially Chemicals Inc. (Швейцария) – мирового лидера в производстве компонентов пакетов присадок для масел. Препарат включает беззольные противоизносные компоненты Irgalube , антиоксиданты Irganox , дезактиваторы металлов Irgame t, реологические добавки Arglube , моющие компоненты, синтетическую основу. Компоненты созданы с помощью молекулярной инженерии, представляют собой беззольные соединения и предназначены для эффективной защиты двигателя и моторного масла в широком диапазоне нагрузок, скоростей и температур.

Применение рекондиционеров следующее. Прогреть двигатель, залить в масляную систему препарат (флакон 250 мл) в двигатель и оставить работать на холостом ходу в течение 10…20 мин. После этого автомобиль можно эксплуатировать в штатном режиме. Рекондиционер добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 3,5…5 л масла. Рекомендуется заливать препарат в новое моторное масло, через две смены моторного масла.

Продукцией компании «Автохимпроект» в области ремонтно – восстановительных нанопрепаратов являются добавки Renom Engine NanoGuard – к моторному маслу и Renom Gear NanoGuard – к трансмиссионному маслу.

Renom Engine NanoGuard повышает ресурс и улучшает энергоэкономические показатели бензинового двигателя и дизеля. Препарат содержит полиалкиларены и современные нанокомпоненты – NanoJell‑C ®, формирующие защитную пленку (наноструктурированную твердую смазку), эффективно снижающую износ деталей и трение. Смесь неабразивных наноалмазов и наночастиц политетрафторэтилена с повышенной поверхностной энергией ( Hi‑Energy PTFE ) находится в добавке в виде нанокапсул. При работе двигателя нанокапсулы образуют на металлических поверхностях устойчивую к истиранию при температурах до 500 оС «сверхскользкую» фторопластовую пленку, армированную наноалмазами. Это пленка равномерно заполняет все неровности металла, снижает трение, обладая свойствами твердой смазки и надежно защищая от износа.

...

Полиалкиларены – углеводородные остатки (радикалы) ароматических углеводородов, входящие в состав металлоплакирующих добавок и присадок марки R enom и некоторых других препаратов автохимии.

Для применения данной добавки необходимо прогреть двигатель, энергично встряхнуть флакон, залить добавку в двигатель, дать поработать двигателю на минимальных оборотах коленчатого вала в течение 10 мин. Добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 4…6 л масла.

Применение нанопрепаратов – восстановителей связано с некоторыми особенностями:

1. Прежде всего, это вопросы, связанные с центрифугированием их фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатыми валами; стабильностью их в смазочных материалах, особенно в случае изношенных двигателей; возможностью внедрения твердых наночастиц в менее твердые поверхности и последующего микрорезания дорогостоящей контактирующей детали, например коленчатого вала, и т. д.

2. Кроме того, нанотехнологии несут в себе ряд реальных и потенциальных опасностей. Так, в 2002 году американское Агентство по защите окружающей среды ( EPA ), НАСА и международная неправительственная группа по защите прав человека в технологическую эру ( ETC Group ) по результатам совместного исследования заявили, что вдыхание нанотрубок (на сегодня базового строительного наноматериала), которому случайно подверглась группа астронавтов, привело к заболеванию легких. Такие углеродные трубки весьма схожи по негативному воздействию с обычной сажей. Кроме того, частицы наноустройств легко могут проникать в клетки через поры их стенок и накапливаться в органах. Последствия такого воздействия пока недостаточно изучены, но можно ожидать, что вряд ли они окажутся позитивными.

Вопрос: Почему производители смазочных материалов не рекомендуют добавлять в свою продукцию каких‑либо присадок и добавок?

Ответ: Производители масел не рекомендует дополнительные присадки и добавки, так как в первую очередь их интересует продвижение на рынке собственной продукции, а не продукции конкурентов, тем более, если она улучшает свойства их разработок.

Для примера, при незначительной течи масла можно было бы применить масляные антитечи, но, если строго следовать рекомендациям производителей масел, то заливать (применять) их нельзя, а нужно перебирать двигатель.

При этом необходимость в препаратах автохимии (в дополнительных присадках и добавках) возникает у автовладельцев тогда, когда стандартные масла, рекомендованные фирмами – производителями, по каким‑то показателям уже не в полной мере удовлетворяют их требования и ожидания.

До тех пор, пока автомобиль работает без отказов (без проблем), его владелец не задумывается ни о присадках, ни о добавках, – и напрасно, так как следует думать о профилактике износа, об образовании нагара, о возможности снижения расхода топлива и т. д.

Кроме того, крупные автохимические компании, зачастую, обладают рядом «ноу – хау», которые не всегда имеются даже у производителей известных марок масел.

К тому же, многие передовые фирмы – производители масел сами также выпускают дополнительные присадки к своим маслам.

Вопрос: Как правильно выбрать ремонтно – эксплуатационный препарат?

Ответ: Несомненно, выбор того или иного препарата автохимии должен определяться в основном техническим состоянием того узла автомобиля (двигателя, трансмиссии, рулевого управления, кузова, салона и т. д.), для которого он предназначен.

Наиболее простой способ диагностирования двигателя – по давлению, развиваемому в цилиндрах в конце такта сжатия (компрессии). Компрессия является одним из индикаторов многих характеристик автомобиля, в том числе мощности и приемистости, расхода (угара) моторного масла и топлива, токсичности отработавших газов и т. д.

...

Компрессия (лат. compressio – сжатие) – максимальное давление газов в цилиндре двигателя в конце такта сжатия. Характеризует техническое состояние цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.

Выбор препарата зависит от результатов диагностики:

1. Так, при номинальных значениях компрессии (небольшом пробеге автомобиля) применяются профилактические масляные препараты, «мягкого» действия, например кондиционеры металла : ER, Fenom и ли S MT2 .

2. При допускаемых параметрах компрессии (пробеге автомобиля около 100 000 км) рекомендуются рекондиционеры O ld Chap или T ensai .

3. В случаях, когда значение компрессии близко к предельным значениям, но более или менее равномерное во всех цилиндрах, следует применять масляные ремонтно – восстановительные препараты серии Renom , обеспечивающие образование защитных пленок и «лечение» микродефектов на поверхностях трения ЦПГ.

Вопрос: Совместимы ли кондиционеры металла и никель – кремниевое покрытие цилиндров?

Ответ: Как известно, никель – кремниевое покрытие (никосил) на блоках цилиндров представляет собой слой никеля толщиной 0,1…0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния размером до 3 мкм. Разработчик технологии фирма Mahle называет это покрытие « Nicasil », а фирма Kolbenschmidt использует другое название – « Galnical ».

Такие покрытия применялись в двигателях автомобилей, выпускаемых до сентября 1998 года, а также различной двухтактной мото– и авиатехники (например, в двигателях парапланов СНАП-100).

Имеются данные о том, что в условиях отечественной эксплуатации « Nicasil » со временем почти гарантированно разрушается. При этом восстановление никосил – покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи-95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи-92. Также известно, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

...

Детонация – неуправляемый процесс взрывного сгорания топлива в результате самовоспламенения части рабочей смеси с образованием ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью (1500…2000 м/с).

В ряде случаев, еще по гарантии, «никосиловые» двигатели заменялись на новые, имеющие покрытия из «алюсила» (алюминий – кремниевое покрытие).

В инструкциях по применению кондиционеров металла делается акцент на их высокую эффективность в железосодержащих соединениях, поэтому применять их без специальных лабораторных и эксплуатационных исследований на двигателях с такими покрытиями не рекомендуется.

Вопрос: Какие масляные кондиционеры лучше?

Ответ: Как уже отмечалось, первым на отечественном рынке автохимии появился антифрикционный кондиционер металла « Energy release » ( ER ), разработанный в рамках программы по созданию самолета – невидимки « Stelth ».

Затем был разработан аналогичный отечественный препарат – кондиционер металла « Fenom », который был удостоен множества российских и международных наград самого высокого уровня. В дальнейшем был создан целый ряд кондиционеров и рекондиционеров металла и поверхности.

Наука не стоит на месте, и в новом веке был разработан и выведен на рынок автохимии полностью биоразлагаемый кондиционер металла второго поколения « SMT 2», обладающий, по данным фирмы – производителя, более высокими трибологическими свойствами.

Ставить вопрос о том, какой из этих препаратов лучше или хуже – несколько не корректно. Все они основаны на близких физических принципах, имеют частично родственный химический состав и сопоставимые эксплуатационные свойства.

Вопросы эффективного применения кондиционеров металла, да и других препаратов автохимии, несомненно, актуальны и требуют постоянного исследования, так как появляются новые смазочные и конструкционные материалы в автомобильной промышленности, различные технологические решения и т. д. Поэтому, компании – производители постоянно находятся в научном и техническом поиске оптимальных решений, как по эффективному применению уже известных препаратов, так и по разработке новых препаратов с уникальными свойствами.

Очистители масляной системы и антитечи

При длительной эксплуатации автомобильной техники в условиях городского цикла, которые отличаются наличием агрессивных сред на дорожном покрытии и в атмосферном воздухе, частым перегревом двигателей, в масляной системе двигателей постепенно накапливаются различные загрязнения в виде смолистых отложений, абразивных частиц и частиц износа, причем даже при эксплуатации их на самом лучшем синтетическом масле. Стоит только посмотреть на днище крышки заливной горловины или провести чистой салфеткой внутри сливного отверстия после слива отработанного масла, и всё сразу станет понятно.

Вначале образуются лаковые и мазеобразные отложения, которые уменьшают сечение масляных каналов, снижая их пропускную способность, нарушают работу золотниковых механизмов и являются причиной окисления и срабатывания масла. Если не принять никаких мер, появятся более твердые отложения, которые, накапливаясь в зоне редукционного клапана маслоподающего насоса, гидронатяжителя привода механизма газораспределения, гидрокомпенсаторов тепловых зазоров клапанов, на сетке маслозаборника, рано или поздно приведут к отказу двигателя.

В некоторых случаях на фоне низких технических характеристик двигателя (малая мощность и плохая динамика двигателя, повышенный расход топлива и моторного масла, значительная дымность выхлопа и т. д.) наблюдаются высокие значения компрессии 1,4…1,5 кгс/см2 (1,4…1,5 МПа). Это указывает на образование на деталях цилиндропоршневой группы и механизма газораспределения большого количества нагара, на закоксовывание двигателя и, в целом, на загрязнение масляной системы двигателя смолистыми отложениями.

Нужно не забывать, что при сливе отработанного масла в двигателе остается так называемый «несливаемый остаток» (до 20 % старого масла). Отработавшее масло задерживается на металле за счет адгезионных свойств (прилипания), остается в масляных каналах, в ванне толкателей клапанов и других местах. И менно поэтому, автовладельцам не следует промывать свой двигатель, новый он или старый, все равно, какими бы то ни было промывочными маслами. Это только навредит двигателю, так как оставшееся промывочное масло значительно изменит базовые свойства вновь заливаемого моторного масла.

Условия эксплуатации автомобильной техники в городских условиях приводят к тому, что уплотнительные устройства со временем теряют свои функциональные свойства. Возникают незначительные течи моторного масла, которые наиболее вероятны через передний и задний сальники коленчатого вала, прокладки клапанной крышки головки цилиндров, поддона картера, а также крышки цепи привода распределительного вала.

В большинстве случаев самостоятельно точно диагностировать место течи не представляется возможным. Разборка и замена множества сальников и прокладок длительное и дорогостоящее мероприятие.

Для решения проблем, связанных с незначительными течами моторного масла через уплотнения двигателя, автохимическая промышленность выпускает множество специальных препаратов – антитечей. Эти препараты вводятся в моторное масло и за счет содержащихся в их составе ПАВ быстро и надежно останавливают утечки, возникшие вследствие старения, износа и усадки уплотнений. Антитечи восстанавливают их эластичность и размеры, продлевая срок службы и, при этом, не ухудшая эксплуатационные характеристики.

Вопрос: Нужно ли «промывать» двигатель при смене масла, и что для этого применять?

Ответ: В инструкции по эксплуатации автомобиля нет ответа на этот вопрос. С точки зрения автопроизводителей, потребитель их продукции будет использовать только качественные моторные масла, соблюдая периодичность их замены, постоянно следить за техническим состоянием двигателя и поэтому «мыть» его внутренности не потребуется. С другой стороны, и в линейке известных западных фирм – изготовителей моторных масел отсутствуют промывочные масла, так как эти фирмы также вполне обоснованно считают, что их продукция уже обладает необходимыми моющими свойствами.

Однако специалистами установлено, что даже применение только высококачественных синтетических масел полностью не защищает двигатель от образования углеродистых отложений на внутренних полостях и в каналах системы смазки. При замене масла без использования очистки большая их часть остается в двигателе и начинает вымываться свежезаправленным маслом, значительно снижая его эксплуатационные свойства.

При длительном использовании низкокачественного топлива и моторного масла (что для нашей страны не редкость), работе в тяжелых условиях эксплуатации (с прицепом или в зимний период), покупке подержанного автомобиля или переходе на другое масло (например, с «минералки» на «синтетику») следует обязательно проводить очистку не только масляной системы, но также топливной системы и системы охлаждения двигателя соответствующими автохимическими средствами.

Более того, если в очень изношенный двигатель, эксплуатируемый на «минералке», без его очистки сразу залить высококачественное синтетическое масло, то оно, растворив (вымыв) значительное количество низкотемпературных загрязнений, может забить отложениями масляные каналы и маслоприемник и привести к его отказу.

Промывочные масла, предлагаемые некоторыми отечественными производителями, использовать не советуем. Даже незначительный период эксплуатации двигателя (15–минутный период «очистки») на таких маслах приносит больше вреда, чем пользы, для его последующего ресурса. Как уже отмечалось, после их применения в системе (фильтр, масляные каналы, пары трения) может оставаться до 0,5 литра промывочного масла, которое, естественно, не обладает необходимыми характеристиками и может значительно ухудшить эксплуатационные свойства нового моторного масла в последующей работе.

В зависимости от предыдущих и планируемых условий эксплуатации двигателя автомобиля варианты проведения очистных мероприятий могут быть самыми различными.

При замене минерального масла синтетическим (полусинтетическим) и при переходе на масла с более высокими классами по API необходимо проводить качественную очистку системы смазки от загрязнений и остатков предыдущего масла с применением промывочных составов на синтетической основе. Для этих целей можно рекомендовать современную отечественную разработку на базе препарата Fenom , удостоенного множества международных и отечественных наград, – F N 338 N « Fenom Oil Changer » (Адаптирующая промывка системы смазки двигателя), а также аналогичную американскую присадку HG 2222 « Hi‑Gear Synthetic Engine Cleaner with SMT 2 for Oil Upgrade » (Синтетическая промывка двигателя с SMT 2).

Для двигателей с небольшим пробегом (до 70 000 км) можно посоветовать мягкую «промывку» масляной системы при помощи тюнинговых очистителей во время непрекращающейся эксплуатации автомобиля, например: SP 2259 « Step Up Motor Tune Up & Hudraulic Lifter Cleaner » (Моющая присадка к моторным маслам), P 063 RU ER Engine Tune Up (Мягкий очиститель двигателя, с ER ), на базе легендарного «победителя трения» кондиционера металла Energy Release , или FN 093 « Fenom Engine Tune‑Up » (Комплексный очиститель системы смазки двигателя). Эти присадки заливаются за 150…250 км пробега до смены масла или в профилактических целях могут находиться в масле постоянно, обеспечивая усиление его моющих и защитных свойств.

Эти же присадки рекомендуются и при полнообъемной «промывке» масляной системы рабочим моторным маслом с заменой фильтра до введения нового масла. Этот метод достаточно дорогостоящий (что немаловажно знать в период кризиса) и менее экологически чистый, так как необходимо утилизировать как отработанное масло, так и использованное при промывке.

Более экономичный способ – это «экспресс – очистка» с применением так называемых «пятиминуток» (этих самых минут в названии препарата и в инструкции по применению может быть указано и больше). Цифры в начале названия препарата указывают на рекомендуемую продолжительность процесса очистки (нахождения очистителя в масляной системе) работающего двигателя.

Надо отметить, что собственно «пятиминутки», например HG 2204 « Hi‑Gear 5 Minute Motor Flush for High Milleage Engine » (5–минутная промывка двигателя для автомобилей с большим пробегом), применяются в основном при регулярной очистке масляной системы, когда двигатель не имеет явных проблем. Движение автомобиля и повышение оборотов коленчатого вала двигателя в этом случае не допускаются.

Принято считать, что после пробега свыше 70 000 км двигатель условно можно отнести к «изношенным», и в этом случае требуется более интенсивная очистка систем двигателя. Для таких автомобилей, а также при длительных перегрузках или пробеге без замены масла дольше нормативного периода необходимы специальные препараты с повышенным содержанием активных моющих компонентов. Перед заменой моторного масла на этих двигателях можно применить 10– или 15 – «минутки», используя, например, HG 2214 « Hi‑Gear 10 Minute Motor Flush with SMT 2» (10–минутная промывка двигателя, с SMT 2) или SMT 2605 « SMT 2 15 Min Soft Motor Cleaner » (15–минутная промывка двигателя, с SMT 2) с полностью синтетическим кондиционером металла второго поколения SMT 2.

Применение данных препаратов обеспечивает: эффективное очищение масляной системы от углеродистых отложений, нагара, шлама; устранение закоксованности поршневых колец, что способствует повышению компрессии в цилиндрах, а следовательно, снижению расхода топливно – смазочных материалов, повышению мощности и снижению вредных выбросов в отработавших газах; устранению залипания гидрокомпенсаторов и гидронатяжителей без ухудшения свойств применяемого затем моторного масла.

Не стоит опасаться, что «пятиминутка», так же как и многие другие средства очистки масляной системы может повлиять на состояние резинотехнических изделий. При условии строгого соблюдения требований инструкции по их применению исправному двигателю они не нанесут никакого вреда, так как их концентрация незначительна, а сами препараты проходят необходимые тесты. Иногда в изношенном двигателе, где чаще всего они и применяются, после интенсивной очистки может наблюдаться растворение смол и закоксованных отложений (которые до «промывки» играли роль уплотнений, частично препятствуя просачиванию через них масла), и в результате могут появиться течи.

В этом случае (при незначительной течи моторного масла через уплотнения двигателя) можно порекомендовать специальные препараты – антитечи, такие как SMT 2627 « SMT 2 Tune Up and Oil Stop Leak » (Профессиональный очиститель двигателя. Моющая и герметизирующая присадка к маслу, с SMT 2) или HG 2235 « Hi‑Gear Leak No More » (Ремонтный герметик двигателя).

Они вводятся в моторное масло и за счет содержащихся в их составе ПАВ быстро и надежно останавливают утечки, возникшие вследствие старения, износа и усадки уплотнений, восстанавливают их эластичность и размеры, продлевая срок службы и, при этом, не ухудшая эксплуатационные характеристики используемого моторного масла.

Для двигателей современных автомобилей, эксплуатируемых на высококачественных маслах стандартов API SM, SL, SJ/CF можно посоветовать FN 536 N « Fenom Soft Cleaner » (Синтетический очиститель системы смазки двигателя), значительно повышающий моющие свойства масел, подлежащих замене, и за 15…20 мин. эффективно очищающий всю систему смазки.

Трансмиссионные присадки и добавки

Под трансмиссионными маслами в широком смысле понимают масла, используемые для смазывания различного рода механических и гидравлических трансмиссий, таких как в механических коробках передач, раздаточных коробках, ведущих мостах, т. е. в тех агрегатах, в которых крутящий момент передается зубчатыми колесами (табл. 7).

В то же время трансмиссионные масла обычно рассматриваются вместе с редукторными маслами, так как условия их работы во многом схожи.

Таблица 7. Группы трансмиссионных масел для различных передач в агрегатах трансмиссий транспортных машин

Условия работы трансмиссионных масел значительно отличаются от условий работы моторных масел, а именно:

– отсутствием контакта с горячими поверхностями камеры сгорания;

– отсутствием взаимодействия с отработавшими газами;

– высокими контактными нагрузками при высоких скоростях сдвига на контактных поверхностях трения.

Выпускаемые отечественной нефтехимической промышленностью базовые трансмиссионные масла не в полной мере удовлетворяют постоянно возрастающим техническим требованиям к конструкциям современных автомобилей, а также тяжелым условиям их эксплуатации. Для этих целей применяются специальные присадки к трансмиссионным маслам. Их применение в механических коробках передач позволяет:

– уменьшить шумность работы коробки передач, что особенно актуально и эффективно для полноприводных автомобилей повышенной проходимости, а также спортивных и высокофорсированных автомобилей, эксплуатируемых в экстремальных условиях и т. д.;

– улучшить переключение передач;

– защитить нагруженные пары зубчатого зацепления от перегрева при тяжелых режимах эксплуатации и продлить ресурс базового трансмиссионного масла;

– повысить мощность и динамические характеристики автомобиля;

– снизить износ трущихся деталей и увеличить межремонтный ресурс коробки передач;

– снизить или исключить утечки масла через уплотнительные устройства.

Введение специальных ремонтно – восстановительных присадок в систему смазывания переднего и заднего моста дополнительно обеспечивает частичное восстановление зазоров и размеров пятна контакта в зубчатых зацеплениях редукторов мостов.

Препараты для автоматических коробок передач

В гидромеханических передачах – гидравлических усилителях рулевого управления, сцепления и автоматических коробках передач (АКП) автомобилей применяются специальные гидравлические жидкости, о которых следует рассказать подробнее.

АКП разных типов получают все большее распространение на современных автомобилях. Главные их преимущества для водителя – высокая комфортность и простота использования. Эти преимущества перекрывают и более высокую стоимость АКП, и большой расход топлива, и более сложное и дорогое сервисное обслуживание, и меньшую динамику по сравнению с механическими коробками передач (МКП).

Следует отметить, что уже несколько десятков лет у инженеров – механиков не принято употреблять такие термины, как «промывка», «коробка перемены передач», «автоматическая коробка перемены передач» (АКПП), «выход из строя». Однако большинство производителей препаратов автохимии продолжают употреблять эти термины и называть ими свои разработки. При упоминании о таких препаратах, мы естественно, будем оставлять их торговые названия, данные производителями.

Развитие конструкций современных АКП постепенно приближает их по эксплуатационным характеристикам к МКП, а порой и превосходят их возможности. Современные АКП в «стандарте» имеют пять и более передач, что делает движение более динамичным, плавным и экономичным. В скором времени более 90 % автопарка будет оснащено АКП разных видов.

Что касается сегодняшнего дня, то распространение получили следующие виды АКП: гидромеханический «автомат», вариатор ( CVT ), роботизированная «механика» ( MTA ), роботизированная трансмиссия с двумя сцеплениями ( DWG ), кулачковая коробка передач.

Каждый из перечисленных видов АКП имеет свои особенности, преимущества и недостатки. В последнее время все большее распространение получают вариаторы, позволяющие наиболее плавно изменять крутящий момент.

Однако наиболее распространенным типом АКП по – прежнему остается «классический» гидромеханический «автомат». Это очень сложное и эффективное устройство, позволяющее обеспечивать не только плавный ход, но и хорошие динамические качества и экономичность. Именно этому типу трансмиссии уделено внимание ниже и рассмотрены основные аспекты применения методов безразборного сервиса для беспроблемной эксплуатации и продления срока службы АКП.

Автоматическая коробка передач – сложное устройство, требующее знания определенных нюансов при эксплуатации и серьезного внимания и знаний при сервисном обслуживании и ремонте.

Основное отличие гидромеханических трансмиссий состоит в том, что прямая связь двигателя и колес отсутствует. Крутящий момент передается через рабочую жидкость с помощью двух турбин – ведомой и ведущей. Упрощенно: для каждой передачи в классической АКП есть свое многодисковое сцепление (фрикционы). Именно они отказывают, если сильно перегружать автомобиль буксировкой. В процессе технической эволюции такими коробками научили управлять специальные электронные устройства. В результате гидромеханические трансмиссии имеют спортрежим, зимний режим, программу экономичной езды, а также возможность ручного переключения передач ( Autostick, Steptronic, Tiptronic ).

«Классическая» АКП состоит из гидротрансформатора, планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт, соединительных валов и барабанов.

Все основные узлы и элементы АКП «погружены» в специальную жидкость, имеющую международное обозначение ATF ( Automatic Transmission Fluid ), которая должна обладать высокой текучестью, что особенно необходимо при низких температурах, а также стабильность занимаемых объёмов при изменении температуры. Однако чтобы при нагреве масло для АКП не становилось излишне текучим, в него добавляют особый загуститель, проявляющий себя только в зоне действия высоких температур. Кроме того, в рабочую жидкость вводят модификаторы трения, противоизносные, антипенные, антиокислительные и другие добавки.

Основными функциями масел для АКП являются: передача мощности от двигателя к ходовой части автомобиля; смазка узлов и деталей АКП; циркуляция в системе управления АКП; передача энергии для включения фрикционных муфт; охлаждение деталей узлов и механизмов агрегата. Масло в гидромеханических коробках служит не только (даже не столько) смазкой, но и рабочим телом, которое испытывает высокие силовые нагрузки и большие температурные перепады. Лишь специальные химические соединения способны в таких условиях эффективно выполнять свои функции.

Жидкости для АКП отличаются от других масел, прежде всего, высоким индексом вязкости, что обеспечивает при значительных колебаниях температуры окружающей среды стабильность их вязкостных характеристик, поэтому их также применяют в гидроусилителе рулевого управления.

Для облегчения идентификации АТF о ни окрашены, как правило, в красный цвет. Это делается потому, что взаимозаменяемость ATF и трансмиссионных масел категорически запрещается. Причём ATF могут быть взаимозаменяемы и совместимы, но при этом замена одного масла на другое или их смешение допускаются только с разрешения производителя.

К сожалению, единой классификации ATF не существует. Эти жидкости имеют особые маркировки, наиболее распространенные из них:

Туре А и Dexron – соответствуют требованиям «Дженерал Моторс»;

Type F – требованиям «Форд» для автомобилей выпуска до 1981 года;

Мегсоn – требованиям «Форд» для автомобилей выпуска после 1981 года;

Dexron II, Dexron II D , Dexron II E, Dexron III отвечают более современным требованиям. Эти жидкости годятся для автоматических коробок передач других производителей, а привязка к фирме («Дженерал Моторс» или «Форд») означает лишь, что масла разрабатывались по ее заказу и сертифицированы ее специалистами.

В табл. 8 представлены известные виды ATF и годы их утверждения, позволяющие проследить основные этапы ее развития.

Таблица 8. Виды и годы утверждения ATF

Европейские производители масел стараются получить апробацию ZF («Zahnradfabrik Friedrichshafen» , Германия, Фридрихсхафен), которая является одной из крупнейших и влиятельных в Европе компаний по производству передач и силовых агрегатов транспортных средств. Компания создала систему классификации всех видов автотранспортных передач. Каждый вид имеет свой список смазочных материалов. Эти списки обозначаются инициалами и цифрами от ZF TE‑ML 01 до ZF TE‑ML 14. В списках для каждого вида передач перечисляются: виды и классы качества смазочных материалов; классы вязкости, допущенные к применению продукты с указанием марки и производителя. Эта система классификации в Европе становится основной.

Проблемы эксплуатации автоматической трансмиссии в основном связаны именно с качеством и объемом AFT в связи с протечкой сальников, старением и потерей свойств из‑за длительной и/или неправильной эксплуатации, загрязнением сопел управляющих золотников, а также загрязнением и выработкой фрикционов.

Наиболее частым случаем отказа является снижение уровня ATF из‑за «пробоя» сальника или потери им эластичности и герметизирующих свойств. При этом самой нагруженной деталью трансмиссии является масляный насос, который создает рабочее давление масла в АКП и приводится в действие гидротрансформатором. Гидротрансформатор и масляный насос работают через втулку или через подшипник. При пробеге автомобилем 130 000…220 000 км втулка вырабатывается, прилипает к гидротрансформатору и затем выбивает (разрушает) сальник, следствием чего и является вытекшее масло и отказ коробки.

Также причиной падения уровня ATF может быть просачивание масла в систему охлаждения двигателя. Это несложно обнаружить, если открутить крышку радиатора системы охлаждения двигателя и проверить охлаждающую жидкость на наличие следов масла.

Нередко происходит обрыв трубки, соединяющей АКП с масляным радиатором. При этом за несколько минут из автоматической коробки вытекает практически все масло, и она перестает функционировать.

Неисправностям и отказу АКП способствуют:

– спортивно – агрессивный стиль езды (резкие и высокие нагрузки расшатывают шлицы и зубчатые соединения АКП);

– длительное движение со скоростью выше 160 км/ч (на таких скоростях значительно ухудшаются условия смазки, ATF перегревается и может вспениваться);

– буксирование другого транспортного средства (возникают повышенные нагрузки на все узлы АКП);

– продолжительное движение по тяжелому грунту (грязь, снег, песок) с пробуксовками (ATF сильно перегревается, а нагрузка на все узлы увеличивается);

– несвоевременная замена, неправильный тип или уровень масла;

– неисправность системы охлаждения;

– неисправность электрооборудования автомобиля.

В то же время, при правильном обращении и своевременном техническом обслуживании АКП служат долго и работают надёжно.

На сегодняшний день на рынке представлен достаточно ограниченный выбор средств для безразборного сервиса АКП. В основном это связано с весьма специфичными особенностями, как самих АКП, так и возникающих в них проблем.

К наиболее интересным могут быть отнесены: промывки, обеспечивающие очистку АКП перед сменой ATF, герметики, а также препараты для тюнинга (восстановления) свойств АКП, в т. ч. обладающие восстанавливающими свойствами, для сальников и прокладок.

Промывки обеспечивают достаточно эффективную очистку внутренних узлов и деталей АКП перед сменой ATF , позволяют мягко и безопасно растворять и удалять большинство загрязнений и отложений из гидравлической системы коробки передач, восстанавливают четкость переключения передач, очищают каналы и клапаны системы управления, следовательно, продлевают их ресурс. При этом они безопасны для любых типов АКП и всех применяемых в них материалов – металла, пластика, резины.

Герметики для АКП восстанавливают эластичность и размер сальников и прокладок, предохраняют их от высыхания и растрескивания. Часто выпускаются в составе препаратов для тюнинга АКП.

Препараты для тюнинга (восстановления) свойств АКП предотвращают перегрев и поломку АКП из‑за проскальзывания дисков. Устраняют рывки, пропуски или запаздывания при переключении передач. Очищают перепускные клапаны и восстанавливают их работоспособность. Уменьшают износ и шум АКП. Совместимы со всеми типами минеральных и синтетических жидкостей ( ATF ). Пригодны для любых гидравлических систем, как и промывки безопасны для любых материалов, применяемых в АКП, – металла, пластика, резины.

К наиболее известным на российском рынке препаратам для АКП относится продукция компании Hi‑Gear , которая выпускает весь спектр высокоэффективных препаратов для безразборного сервиса классических АКП.

Для примера, это промывки АКП HI‑GEAR 10 MINUTES TRANS FLUSH WITH ER (10–минутная промывка АКП, «классика жанра», содержит кондиционер металла ER , повышающий и улучшающий характеристики состава) и HI‑GEAR 15 MINUTES TRANS FLUSH WITH SMT 2 (15–минутная промывка АКП, разработанная с учетом новейших конструкторских решений, применяемых в современных автоматических трансмиссиях с синтетическим кондиционером металла второго поколения SMT 2) и многие другие.

Кондиционирующие препараты TRANS EXTEND предотвращают деформацию и потерю эластичности сальников и резиносодержащих прокладок. Уменьшают шум, износ и перегрев АКП, значительно улучшают режим ее работы. Предотвращают проскальзывание дисков, приводящее к перегреву АКП. Совместимы со всеми типами жидкостей для АКП любых конструкций. Присутствие кондиционера металла SMT 2 обеспечивает усиление противоизносных свойств состава, предотвращает перегрев и окисление трансмиссионной жидкости.

Перечисленные выше препараты можно назвать лидерами рынка. Их эффективность проверена годами и положительными отзывами множества автомобилистов и профессиональных автомехаников.

На рынке представлен еще ряд препаратов для АКП, которые можно отметить в этой книге, например «Реагент 3000 для АКПП». Препарат относится к тюнинговым препаратам. С его помощью оптимизируются технологические зазоры в соединениях деталей. При этом восстанавливается и улучшается переключение передач, предотвращается появление рывка при переходе с низшей передачи на более высокую, улучшаются динамика разгона и эксплуатация автомобиля, увеличивается ресурс АКП. Препарат не улучшает эластичность сальников, имеющих механические повреждения или дефекты длительной эксплуатации.

Как утверждают разработчики, эффект от применения препарата наступает через 50…1500 км и сохраняется при условии правильной эксплуатации автомобиля и исправного состояния обрабатываемого агрегата.

Замена ATF – достаточна сложная операция, требующая соответствующих профессиональных навыков и соответствующего оборудования, поэтому проводить ее надо на специализированных предприятиях. Ориентировочно, для полной промывки и заправки в необходимо ATF в количестве, сопоставимом с двумя полными заправочными объемами АКП или больше. Допустимо использовать Dexron последующих спецификаций взамен предыдущих (наоборот – не рекомендуется). В районах с низкими температурами рекомендуется заменять D IID на D IIE или синтетический D III .

Тяжелые режимы эксплуатации АКП в городских условиях приводят к быстрой утрате трансмиссионными жидкостями своих функциональных свойств, вследствие частого и длительного перегрева. Моющие свойства A TF также постепенно снижаются. В радиаторе и гидротрансформаторе постепенно накапливаются различные загрязнения, продукты износа, углеродистые отложения. В результате все это приводит к проскальзыванию дисков АКП, шумам и вибрациям, задержкам и рывкам при переключении передач, возникновению течей через уплотнительные устройства.

В качестве профилактических и ремонтных целей перед заменой трансмиссионных жидкостей для АКП следует проводить их промывку специальными препаратами. Если промывку системы при замене не произвести, все отложения останутся в корпусе АКП и при работе на новой жидкости начнут интенсивно вымываться, забивая новый фильтр, что не только приведет к значительному сокращению срока службы ATF и АКП, но и не позволит обеспечить надежную работу трансмиссии.

Нужно сказать, что применение в АКП антифрикционных препаратов, снижающих потери на трение, не рекомендуется ввиду возможного отказа агрегата. В процессе эксплуатации рекомендуется применять тюнинговые присадки, а при обнаружении утечек через уплотнения – специальные антитечи.

С аналогичными проблемами связано использование гидравлических жидкостей, применяемых в системах рулевого управления автомобиля.

Старение (высыхание и затвердевание) и износ уплотнительных устройств рулевого уплотнения приводит к нарушению герметичности, появлениям утечек и возможному отказу агрегата, что, например, крайне опасно из‑за внезапного возрастания усилия на рулевом колесе.

Специалисты рекомендуют через каждые 20…25 тыс. км пробега, при смене жидкости в гидроусилителе рулевого привода в профилактических целях, применять специальные герметики гидравлической системы, которые в большинстве случаев могут использоваться взамен штатных A TF .

Для экспресс – диагностики гидроусилителя руля нужно без особых усилий повернуть до упора рулевое колесо. При появлении повышенного или постороннего шума, а также при обнаружении течи следует незамедлительно применить ремонтный препарат.

Также используются специальные жидкости в качестве рабочего тела в гидравлических приводах тормозной системы, называемые тормозными жидкостями. Однако к этим технологическим средам, вследствие их специфических свойств и необходимости обеспечения безопасности движения, дополнительные присадки не применяются.

Вопрос: Когда и как следует менять ATF?

Ответ: В процессе эксплуатации АТF , конечно, вырабатывает свои функциональные (моющие, диспергирующие и адсорбирующие) свойства, т. е. теряет способность смывать загрязнения (продукты износа), расщеплять их, растворять и удерживать во взвешенном виде. Довольно быстро это приводит к проскальзыванию дисков, задержкам и рывкам при переключении передач, возникновению течей через сальники и прокладки.

По всем международным нормам ATF требует полной замены после каждых 50 тыс. км пробега автомобиля (с обязательной заменой фильтра) и дальнейшим пpoмежуточным oбновлением чepeз каждые 15 тыс. км пpoбега путём слива жидкости из пoддона AKП (35…40 % пoлного объема ATF в коробке).

Часто, приобретая подержанный автомобиль с АКП, новый владелец не знает, когда была произведена последняя замена ATF , каков тип залитой жидкости и каково техническое состояние самой автоматической трансмиссии (работоспособность её узлов, агрегатов и электронной части).

Одними из внешних критериев оценки качества ATF являются ее цвет и запах. Потемнение АТF связано, как правило, с продуктами окисления, деструкции (разложения) компонентов и накопления частиц износа. При этом, естественно, интенсивность потемнения АТF з ависит от многих факторов эксплуатации, и не одинакова для различных марок автомобилей. Рекомендуемые сроки замены АТF (если таковые указаны) чаще всего являются усредненными показателями ряда условий, и к ним следует относиться как к неким необязательным требованиям. Если же трансмиссионная жидкость потемнела, приобрела коричневый цвет и горелый запах, то ее необходимо менять.

Более достоверную экспресс – оценку проб ATF и жидкости гидроусилителя руля (ГУР) можно получить с использованием специальной индикаторной бумаги экспресс – тестов (рис. 15).

Рис. 15. Проявление капельных проб A TF и жидкости гидроусилителя руля (ГУР) на специальной индикаторной бумаге экспресс – тестов

На рис. 16 представлены эталонные образцы проб различных технологических сред для проведения экспресс – анализа качества тормозной жидкости, автоматической трансмиссии, ручной трансмиссии и рабочей жидкости для гидроусилителя руля. Разработчики выделяют три основных состояния этих технологических сред (жидкостей): «хорошее» – не требующее замены, «заменить» – требующее плановой замены, и «просроченное» – требующее экстренной замены и, возможно, очистных операций соответствующих систем.

Многие автосервисы не рекомендуют клиентам полностью менять АТF , обосновывая это возможным отказом АКП. Загрязнения, скопившиеся в АКП, не вносят резких нарушений в работу агрегата, так как они частично находятся на внутренних поверхностях, а те, которые находятся во взвешенном состоянии, не образуют конгломератов (сгустков). В этом случае полная замена АТF с высоким содержанием моющих присадок способна привести к выносу новых загрязнений, их слипанию и блокировке гидроблока.

Однако и частичная замена АТФ не является полноценным решением проблемы. Если посмотреть на цвет частично замененной A TF сразу после замены, то может показаться, что требуемый результат достигнут. Однако, это лишь АТF из картера. В процессе работы залитая свежая АТF отмоет внутренние поверхности АКП, смешается с жидкостью из трансформатора и из других полостей АКП, и уже после незначительного пробега снова можно будет наблюдать заметное загрязнение A TF .

Рис. 16. Эталонные образцы проб различных технологических сред

В этом случае имеет смысл повторно произвести частичную замену, но если ATF очень грязная, то замену надо выполнять в три этапа: частичная замена – эксплуатация в течение 1…1,5 тыс. км пробега – полная замена .

Ускорение и улучшение качества очистки АКП обеспечивают специальные присадки, например HG 7006/444 мл HI‑GEAR 15 MINUTES TRANS FLUSH WITH SMT 2 (15–минутная промывка АКП, с SMT 2).

По поводу количества ATF , необходимого для качественной замены, то ощутимые изменения (улучшение) слитого АТF прекращаются после введения 14 л жидкости. Если и дальше продолжать замену ATF (например, до 24 л), то внешне цвет будет приближаться к исходному, но, как показывает практика, ее функциональные свойства заметно не повысятся.

В отношении применения оригинальных ATF или их аналогов (заменителей), то не стоит экономить на своей АКП и следует применять только ту, которая указана в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Для продления срока службы АКП при дальнейшей эксплуатации в режиме городского цикла либо при буксировке прицепа специалисты рекомендуют: для автомобилей, не имеющих проблем с АКП, – применять каждые 10 тыс. км (также при «расконсервации», после стоянки автомобиля в течение 3…4 месяцев) TRANS EXTEND with SMT 2 ( HG 7012); для автомобилей, имеющих течи трансмиссионной жидкости, шумы АКП, нечеткость или рывки при переключении передач, перегрев трансмиссионной жидкости, – применять TRANS PLUS with SMT 2 ( HG 7018/ HG 7020).

Вопрос: Можно ли безразборным методом устранить «гул» трансмиссии автомобиля?

Ответ: О дним из распространенных дефектов отечественных легковых автомобилей марки ГАЗ и, как оказалось, иногда ВАЗ-2123 ( Shevrolet‑Niva ), является высокий уровень шума (так называемый «гул») трансмиссии (заднего моста), особенно на повышенных скоростях или при резком сбрасывании оборотов двигателя. В то же время в начале движения дополнительно могут наблюдаться и характерные металлические щелчки и хруст. Все это указывает на низкое качество изготовления деталей редуктора (несоблюдение допусков и качества обработки зубчатых соединений).

Устранить этот дефект позволяет ремонтно – восстановительный препарат Renom Gear NanoGuard , содержащий современные нанокомпоненты – NanoJell‑Mo ® (дисперсия неабразивных наноалмазов, наночастиц политетрафторэтилена в сложных полиэфирах и молибденоорганических соединениях).

Renom Gear NanoGuard добавляется в трансмиссионное масло любого типа из расчета одна упаковка на 4 л масла, т. е. для трансмиссии (коробки передач, раздаточной коробки и редукторов мостов) необходимо рассчитывать необходимую концентрацию. Перед добавлением в трансмиссионное масло флакон нужно несколько раз энергично встряхнуть для равномерного распределения по объему всех нанокапсул, находящихся в добавке во взвешенном состоянии. Особенно это актуально для препарата, выпущенного более чем за месяц до времени предполагаемого использования.

Введение расчетного количества препарата (около 50 мл) в редуктор заднего моста Shevrolet‑Niva в большинстве случаев полностью решает указанные выше проблемы. Добавка также повышает межремонтный ресурс и улучшает эксплуатационные показатели агрегатов трансмиссии автомобиля.

Пластичные смазки и добавки к ним

Современный автомобиль содержит множество деталей и соединений (ступицы колес, карданные шарниры, рессоры, водяные насосы и т. д.), которые или не удается эффективно защитить жидкими смазочными материалами, или к ним невозможно или сложно подвести масляную магистраль, или смазочная жидкость не задерживается в этих узлах.

Для их смазывания применяют густые мазеобразные вещества, которые раньше называли тавотами, потом консистентными, а теперь принято называть пластичными смазками. Их достоинством является то, что они остаются в смазываемом узле не только под действием силы тяжести (эффект Бингема), но и под действием центробежных сил и даже при нагревании. При невысокой температуре и отсутствии нагрузки пластичные смазки сохраняют форму, приданную ранее, а при нагреве в результате трения размягчаются, но при этом остаются в зоне трения и через уплотнения не вытекают.

Более того, данные смазки частично выполняют уплотнительные и защитные функции от попадания в узел трения загрязнений из окружающей среды.

Пластичные смазки получают методом компаундирования, когда к жидким маслам для улучшения их свойств добавляют специальные загустители и присадки различного функционального назначения. По консистенции они занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами и ведут свою историю от смазок для древних колесниц, опор массивных ворот и воротов для подъема воды.

Базовое масло, конечно уже не оливковое, а полученное в результате переработки нефти или синтезированное, составляет до 90 % объема пластичной смазки. Известь, применяемую «первопроходцами», сменили производные высших карбоновых кислот, исключительно устойчивых к высоким нагрузкам и температурам, которые являются каркасом – загустителем и составляют до 20 % мас.

Пластичные смазки различаются по типу загустителя и базового масла. Известны пластичные смазки с мыльным загустителем и с другими типами загустителей (табл. 9).

Таблица 9. Типы загустителя пластичных смазок

В базовую основу с загустителями добавляются специальные присадки или добавки, составляющие 0,5…2 % и предназначенные для улучшения антифрикционных и противоизносных свойств.

По назначению пластичные смазки не отличаются от жидких смазочных масел: снижение износа, предотвращение задиров, защита от коррозии и т. д.

К специфическим свойствам следует отнести:

– способность смазывания изношенных пар трения (с большими зазорами);

– возможность использования в негерметичных и в открытых узлах трения;

– высокая адгезия (способность прочно удерживаться на смазываемых поверхностях);

– продолжительные сроки эксплуатации и хранения и др.

Международная классификация пластичных смазок по консистенции NLGI ( National Grease Institute, USA ) делит их на девять классов (от 000 до 6), критерием деления которых является уровень пенетрации. Она определяется с помощью пенетрометра с конусом, который опускают на пять секунд в смазку с фиксированной температурой 25 °C. При этом глубина погружения конуса регистрируется в десятых долях миллиметра. Обычно сравнивают пенетрацию у перемешанных и не перемешанных смазок. Различие в этих показателях характеризует стабильность смазки воспринимать заданные механические нагрузки. Чем выше номер класса, тем смазка более густая.

...

Число пенетрации – глубина погружения в смазку под действием собственного веса стандартного металлического конуса, выраженная в десятых долях миллиметра.

К другим важным свойствам пластичных смазок относятся:

1. Температура каплепадения – температура падения первой капли смазки, которая характеризует способность смазки снижать трение и изнашивание трущихся поверхностей, уменьшать общее загрязнение смазки за счет перемещения частиц износа и внешних загрязнений, а также надежно разделять трущиеся поверхности и предотвращать непосредственный контакт при высоких нагрузках.

2. Прокачиваемость – свойство, которое имеет высокое значение в централизованных системах смазки, особенно при низких температурах.

3. Антикоррозионная способность – способность смазки предотвращать коррозию трущихся поверхностей, в том числе в открытых передачах при контакте с окружающей средой.

4. Водостойкость – стабильность смазки не поглощать воду.

Авторами разработан новый метод оценки восстанавливающих свойств металлоплакирующих пластичных смазок при безразборном восстановлении подшипников качения автотракторной техники.

Для испытаний были взяты два подшипника качения двигателя трактора К-701 (8ГПЗ-307А, 18ГПЗ-207), имеющие биение в поперечном сечении 120 и 100 мкм, которое было измерено при помощи специального приспособления с индикаторной головкой (рис. 17).

Рис. 17. Схема оценки восстанавливающих свойств препарата: 1 – подшипник качения; 2 – фиксатор (база); 3 – индикаторная головка; I, II – крайние положения верхнего кольца; F1= F2 – сила нажатия на внешнее кольцо

Измерение суммарного износа подшипника качения производили следующим образом. Подшипник устанавливали посадочным отверстием (внутренней обоймой) на базу 2 , к внешнему кольцу подводили индикаторную головку 3 , жестко связанную с базой. Отжимали внешнее кольцо до упора влево, а затем вправо, регистрируя показания индикаторной головки. Таким образом, устанавливали суммарный износ дорожек качения и рабочих тел подшипника, который складывается в общем случае из износа восьми контактных поверхностей.

Затем производили безразборное воосновление подшипника. Для обработки внутреннее кольцо подшипника качения закреплялось на валу, поджималось гайкой, и собранный узел устанавливался в шпиндель токарно – винторезного или вертикально – сверлильного станка. Внешнее кольцо зажималось специальным приспособлением, похожим на плашкодержатель для нарезания резьбы, и затем вся конструкция фиксировалась на направляющих станка. За счет усилия сжатия внешнего кольца регулировались осевые нагрузки в обойме подшипника.

При вращении внутреннего кольца подшипника внешняя обойма оставалась неподвижной. В зону трения подавалась металлоплакирующая пластичная смазка при помощи шприца (нагнетателя). После обработки подшипники качения очищались от остатков смазки, тщательно промывались в бензине, а затем просушивались.

Визуальный осмотр внешнего и внутреннего колец подшипников и тел качения после применения металлоплакирующей смазки – восстановителя выявил наличие на них сплошного медного покрытия. Повторное измерение суммарного износа этих подшипников качения выявило уменьшение поперечного биения на первом на 20, а на втором – на 40 мкм.

Применение подшипников качения для оценки реметаллизирующих (восстанавливающих) свойств целесообразно из соображений одновременной обработки (нанесения покрытия) сразу восьми поверхностей трения. Толщина покрытия, нанесенного на одну поверхность, составила 2,5 и 5 мкм, а на одну зону трения 5 и 10 мкм.

В то же время, данное исследование показало, что условия эксплуатации существенно сказываются на результатах безразборного восстановления за счет металлоплакирования мягкими металлами. Оказалось, чем выше износ соединения, тем меньше толщина нанесенного покрытия. Большие износы не позволяют достигать необходимых контактных давлений и температур в зоне трения, а следовательно, обеспечивать выход поверхностной энергии, необходимой для образования покрытия высокого качества и толщины.

В связи с этим, для оценки восстановительных свойств консистентных смазок данным методом было рекомендовано применять подшипники, имеющие суммарные износы не более 100 мкм.

Практически все фирмы – производители автохимических препаратов выпускают также добавки к трансмиссионным маслам и пластичные смазки – восстановители.

Так, французская компания Actex S. A . предлагает металлоплакирующую пластичную смазку Lubri Grease на основе лития и свинцово – серебряно – медного сплава для высоконагруженных узлов – ступиц, приводов и т. д.

Екатеринбургская фирма «ВМП» выпускает многоцелевую металлоплакирующую смазку «Вымпел»; НПК «ВМПАВТО» аналогичную смазку «МС 1000»; бельгийская фирма NV. MARLY SA п роизводит пластичную смазку с медью « COPPER Compound », предназначенную для снижения износа подшипников ступиц, ШРУС, крестовин, шаровых опор, наконечников рулевых тяг и других деталей, а американская компания Permatex Inc . выпускает металлоплакирующую высокотемпературную смазку с микрочастицами никеля, работающую при температуре 1300 оС, марки « Nickel Anti‑Seize Lubricant », которая предназначена для снижения износа и схватывания болтов выпускного коллектора, глушителя и т. д… Другая американская компания S tepUp Brands Inc . производит высокотемпературную литиевую смазку High Temperature Bearing Lithium Grease д ля смазывания шариковых и роликовых подшипников качения всех типов при скоростном режиме до 10 000 мин-1, высокие противозадирные и антифрикционные свойства которой обеспечиваются применением кондиционера металла SMT 2.

В трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна, применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита и других слоистых модификаторов достаточно эффективно. Например, Permatex Inc ., предлагает противозадирную смазку « Anti‑Seize Lubricant », содержащую мелкодисперсные частицы алюминия, меди и графита и предназначенную для снижения износа и коррозии, предотвращения схватывания различных резьбовых соединений, работающих в условиях наличия соли и влаги.

На автомобильном рынке смазочных материалов большое место принадлежит пластичным смазкам, главным компонентом которых является ультрадисперсный фторопласт с размером частиц менее 1 мкм.

Фторопластовые или тефлоновые смазки имеют высокую механическую стабильность, работают в широком диапазоне температур, инертны к большинству химических реагентов и растворителей, обладают высокой химической стойкостью ко многим агрессивным средам, обладают антикоррозионными, антиадгезионными, антифрикционными, антипригарными, водоотталкивающими свойствами, а также дезактивирующими свойствами против радиационного излучения, имеют высокие диэлектрические характеристики.

Также успешно применяются в пластичных смазках эпиламы. Так, промышленная группа «Автостанкомпром» рекомендует эпилам марки 6СФК-180–05 для особо жестких условий эксплуатации (при очень высоких и низких температурах, работа в агрессивных средах и наличие ударных нагрузок), где обычные смазки не могут быть использованы, например, в подшипниках ШРУС, авиационной и другой транспортной технике.

Как видим, пластичные смазки – это автохимический (нефтехимический) продукт, содержащий не только химические присадки – загустители, но и различные антифрикционные и противозадирные добавки.

Топливные препараты

Технико – экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, такие как мощность, экономичность, надежность, а также экологические показатели во многом зависят от качества применяемого топлива.

Так, например, известно, что купленный большевиками в декабре 1920 года в Англии для В. И. Ленина самый современный и надежный на тот период автомобиль Rolls‑Royse 40/50 HP у же в ноябре 1921 года был отправлен назад на завод в г. Дерби. Причиной явилась полностью закоксованная цилиндропоршневая группа двигателя вследствие применения топлива низкого качества и тяжелых условий эксплуатации.

В настоящее время в России согласно ГОСТ Р 51105—97 от 1 января 1999 г. (разработан с учетом европейского стандарта EN 228–1987) производятся автомобильные бензины марок: Нормаль-80 (А-76), Регуляр-91 (Аи-92), Премиум-95 (Аи-95) и Супер-98 (Аи-98), но более ранний ГОСТ 2084—77 до настоящего времени является действующим стандартом и часть заводов выпускает топливо в соответствии с ним (табл. 10).

Таблица 10. Требования к отечественным автомобильным бензинам

В то же время, проведенная Департаментом природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы в начале 2006 года широкомасштабная проверка столичных автозаправочных станций выявила, что до 30 % продаваемого на них топлива не соответствуют необходимым требованиям. По некоторым оценкам, разброс октанового числа, определенного исследовательским методом, по бензинам группы Аи-80 составил 3…4 ед, а группы Аи-92 – 1…2 ед. При этом в 2006 году 49,7 % от всего объема произведенного в стране автомобильного топлива составлял бензин марки Аи-80.

...

Бензин (позднелат. b enzoe — яванский ладан, араб . (lu)ban gawi — древесный ладан с острова Ява) – моторное топливо для автомобилей, смесь углеводородов различного строения, бесцветная жидкость с определенными физико – химическими характеристиками, получаемая в основном путем перегонки и каталитической переработки нефти.

Кроме того, содержание смол в отечественных бензинах всё еще превышает европейские требования. В результате образуется большое количество различных углеводородных и смолистых отложений в топливной системе и камерах сгорания, приводящих на некоторых режимах к параметрическим отказам, таким как снижение мощностной отдачи двигателя, повышение расхода топлива, смазочных материалов и токсичности выхлопа.

Определить качество топлива без специального исследовательского оборудования невозможно. Оринтировочно октановое число бензина можно определить с использованием нефтедензиметра, например бытового бензиномера ДИАС (ТУ 21535081.001—97). Перед заправкой топлива нужно налить около 0,5 л в отдельную высокую емкость и замерить его плотность. При замере бензиномер не должен касаться стенок ёмкости. За значение плотности принимается показание, соответствующее нижнему мениску жидкости на трубке ареометра (рис. 18).

Рис. 18. Определение плотности жидкости по нижнему мениску

Ориентировочные значения плотностей бензина различных марок, керосина и дизтоплива представлены в табл. 11.

...

Октановое число (ОЧ)  – условная единица измерения детонационной стойкости бензинов (процентное содержание изооктана в смеси с н – гептаном). Определяется по формуле: ОЧи = 120 – 2 [( t ср – 58) / 5 p 20)], где tср – средняя температура разгонки топлива, оС; p20 – п лотность топлива при температуре +20 оС.

Табл. 11. Ориентировочные значения плотности бензина, керосина и дизтоплива, при 20 оС

...

Ареометр ( греч. araiys – слабый, здесь – жидкий и m etréô – измеряю) – прибор (устройство), который служит для определения плотности и, следовательно, удельного веса тел. Основан на гидростатическом законе (законе Архимеда), по которому каждое тело находится в жидкости настолько глубоко погруженным, что вес вытесненной им жидкости равен весу всего плавающего тела.

Так, замер плотности бензина марки Аи-95, заправленного на одной из подмосковных АЗС (г. Электроугли Московской области) известной российской нефтяной компании, показал значение только около 745 кг/м3 (рис. 19), что соответствует бензину марки А-80, но никак не марки Аи-95. При этом цвет бензина приближался к ярко – желтому, что также указывало на несоответствие его марке Аи-95, а скорее всего говорило о наличии в нем октаноповышающих присадок, к тому же не «первой свежести». Как говорится, комментарии излишни.

Рис. 19. Замер плотности бензина марки Аи-95

Поддельный низкокачественный бензин готовят путем смешивания бензина Аи-92, изопентана (высокооктановой добавки к бензину) и нефтяного растворителя – нефраса, который используется для изготовления лаков, клеев, а также для протирки различного оборудования. Все это может перемешиваться даже в обыкновенном бензовозе при помощи перекачивающего насоса, который гоняет суррогатный бензин как миксер. С другой стороны, даже изначально качественное топливо в процессе производства, транспортирования, хранения и заправки достаточно интенсивно загрязняется различными примесями (табл. 12), концентрация которых может, по имеющимся данным, может достигать 630 г/т. Это ведёт к загрязнению поплавкового механизма и жиклеров карбюратора, клапанов топливного насоса и других деталей топливной системы бензинового двигателя.

Табл. 12. Накопление загрязнений дизельного топлива в летний период (средняя климатическая зона)

Низкое качество отечественного топлива, особенно дизельного, а также несвоевременность технического обслуживания (например, смены фильтров) приводит к тому, что с течением времени накапливается столько загрязнений и отложений (особенно на форсунках), что возникают различные проблемы в работе двигателя и в последующем параметрические отказы, такие как:

– трудный запуск двигателя, особенно в холодное время года;

– неустойчивая работа двигателя на малых оборотах коленчатого вала, в том числе на холостом ходу;

– повышенный расход топлива;

– низкая приемистость, наличие провалов и рывков при увеличении нагрузки, недостаточная мощность, развиваемая двигателем;

– завышенные показатели токсичности (СО, СН) отработавших газов;

– быстрый отказ датчика кислорода (лямбда – зонда) и каталитического нейтрализатора отработавших газов.

В современной автомобильной технике предусмотрена возможность саморегулирования топливной системы с помощью бортового компьютера в зависимости от октанового числа используемого топлива: октановое число снижается – автоматически корректируется степень сжатия, и детонация двигателя не происходит. Признаком некачественного топлива на таких автомобилях является его увеличенный расход.

...

Степень сжатия – в двигателях внутреннего сгорания соотношение объемов над поршнем при его положении в нижней и в верхней мертвых точках.

Образование отложений и последующего нагара на деталях цилиндропоршневой группы приводит к значительному повышению расхода масла на угар, интенсивности изнашивания трущихся поверхностей деталей цилиндропоршневой группы и направляющих клапанов, что в целом ведет к снижению межремонтного ресурса двигателя.

Основными причинами ухудшения мощностных и экономических показателей, как дизельных, так и бензиновых двигателей, являются: неравномерность распределения топливовоздушной смеси по цилиндрам, несвоевременность воспламенения топлива, неудовлетворительная работа системы топливоподачи, а также низкое качество используемого топлива. По данным различных источников, от 25 до 50 % отказов дизельных двигателей связано с неудовлетворительной работой системы питания.

Изготовление моторного топлива, соответствующего современным требованиям, практически невозможно без использования специальных присадок различного назначения.

В настоящее время ассортимент присадок к топливу составляет более 20 наименований основных типов, а число их композиций, применяемых на автомобильном транспорте, насчитывает несколько сотен. Большинство из них предназначено, главным образом, для улучшения процессов сгорания топлива, что способствует снижению токсичности отработавших газов. Все они могут быть условно разделены на три группы.

К первой группе следует отнести присадки, предназначенные для повышения качества базового топлива до требований стандартов. Например, европейские нормативы строго ограничивают концентрацию серы, ароматических и полициклических углеводородов, а также требуют более высокий уровень цетанового числа дизельного топлива, регламентируют характеристику «смазывающая способность топлива». К таким присадкам относятся цетаноповышающие, противоизносные, депрессорные и диспергирующие, антикоррозионные, антиокислительные, антистатические, антиобледенительные присадки и деактиваторы металлов.

Ко второй группе относятся многофункциональные пакеты топливных присадок, обеспечивающие получение дополнительных эксплуатационных и экологических свойств, позволяющих позиционировать эти виды топлива как топливо повышенного качества. Например, нефтехимическая компания BASF выпускает пакеты моющих присадок марки Keropur , а также пакеты присадок для комплексной стабилизации топлива марки Keropon .

Специфическую третью группу присадок составляют специальные красители и маркеры для фирменной идентификации видов топлива и предотвращения их фальсификации, что особенно актуально для России, вследствие вышеуказанных причин.

Постоянно возрастающие экологические требования к автомобилю требуют резкого сокращения эмиссии окислов азота в отработавших газах двигателя. Стандарт «Евро-4» для коммерческих автомобилей, вступивший в силу в октябре 2005 года, потребовал снижения содержания оксидов азота на 30 %, а содержания твердых частиц – на 80 % по сравнению с предыдущим стандартом «Евро-3». В 2010 году введен еще более жесткий стандарт «Евро-5» (табл.13).

Табл. 13. Евростандарты вредных выбросов легковых автомобилей с отработавшими газами

*Для « Евро-0 » нормы выброса рассчитывались в граммах на испытание

Ряд европейских производителей (в том числе Daimler Chrysler AG, BASF AG, Iveco S. p. A., Total SA, Renault Trucks ) участвуют в совместным проекте SCR (селективная каталитическая очистка выхлопных газов – Selective Catalytic Reduction ), для чего потребовалась модернизация автозаправочной инфраструктуры этих компаний.

Технология S CR с реагентом « AdBlue» (рис. 20) идеально сочетает экологические требования и экономичность. Она уже используется в пределах всей Европы, поскольку может применяться с дизельным топливом разного качества; не требует специального обслуживания и рассчитана на весь срок службы автомобиля; никак не сказывается на интервалах между техобслуживанием и заменой масла; обеспечивает снижение расхода топлива на 2…5 % по сравнению с аналогичными автомобилями, соответствующими стандарту « Euro -3»; увеличивает дальность пробега автомобиля при условии, что он оборудован баком для « AdBlue» с оответствующей вместимости.

Рис. 20. Схема применения технологии S CR с реагентом « AdBlue» на бензиновом двигателе

Реагент «AdBlue » – это жидкость, необходимая для использования технологии SCR . Он представляет собой высококачественный стандартизованный раствор мочевины на водной основе, который заправляется в специальный бак и не доставляет никаких дополнительных проблем водителю. Сама технология проста: «AdBlue » автоматически подмешивается к горячему потоку отработавших газов, в котором содержатся ядовитые окислы азота, а катализатор SCR преобразует эту смесь в безвредный азот и водяной пар по реакциям:

(NH2)CO (AdBlue) → NH3 + CO2,

NH3 + NOx → N2 + H2O.

Реагент «AdBlue » уже производится во многих странах Европы. Его выпускают ведущие европейские производители карбамида, которые совместно с партнёрами по реализации организуют широкую сеть заправочных станций в Европе.

Специалисты российской компании «Лаборатория триботехнологии» предложили новый оригинальный путь снижения эмиссии вредных примесей в отработавших газах. По их предложению полезный эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе производных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия. Новая технология, которая получила название « Urea & NanoCatalyst in Fuel» , также не предусматривает внесение изменений в конструкцию топливной аппаратуры двигателя внутреннего сгорания и в способ заправки топливом на автозаправочных станциях.

Фирмой был разработан специальный препарат « FaberOx », представляющий собой дисперсию нанокапсулированного диоксида церия в органическом растворе производных мочевины, который добавляется непосредственно в топливо любого типа. На основе этих разработок получены и поставлены на рынок автохимии специальные препараты.

Для улучшения других показателей качества топлива применяются различные добавки, которые в основном направлены на повышение октанового (октан – корректоры) и цетанового (цетан – корректоры) чисел, снижение токсичности и дымности выхлопных газов, частично – на ослабление коррозионных процессов. Однако их правильное и своевременное применение – это проблема и забота потребителя.

В настоящее время многие известные европейские производители топлива, имеющие свою фирменную сеть АЗС, используют моющие присадки для создания топливных марок (брендов), которые позиционируются на рынке как топливо повышенного качества.

Краткая история продвижения на российский рынок топлива с высокими эксплуатационными качествами такова.

В 2006 году компания «Лукойл» презентует и начинает реализацию топлива под брендом «Экто» в России, « Eco Force » в Казахстане и « Ventus » в Украине.

В этом же году компания ТНК – BP запускает в продажу топливо BP Ultimate 95 и BP Ultimate 98 на своих автозаправочных комплексах.

В 2009 году компания Shell начинает реализацию высокоэффективного топлива Shell V‑Power , разработанного в рамках технического партнерства Shell и Ferrari и отлично зарекомендовавшего себя у европейского потребителя.

Одновременно ТНК – BP выводит на рынок бензин ТНК Pulsar с октановым числом 95, соответствующий экологическому стандарту Euro- 4 и значительно превосходящий нормы стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 51866.

В этом же году «Лукойл» начинает продажи нового автомобильного бензина премиум – класса «Экто Plus» (октановое число 95) и «Экто Sport» (октановое число 98). Как указывается производителем, пакет присадок в новых бензинах позволяет двигателю развивать 100 % заявленной мощности, увеличивает ресурс работы и сокращает выброс оксида углерода.

Вопрос: Как можно ранжировать топливные присадки?

Ответ: Топливные присадки можно условно разделить по моющим свойствам и решаемым задачам на три категории.

Сильнодействующие. Эти препараты, как правило, относятся к «ремонтной» категории, имеют направленное действие, высокую эффективность и, как следствие, высокую стоимость. Основная задача – обеспечить работоспособность системы подачи топлива в достаточно короткий промежуток времени и/или в особо «тяжелых» случаях. Предназначены в основном для очистки инжекторов (форсунок) подачи топлива и/или очистки топливной системы в целом.

Сюда же могут быть отнесены разного рода препараты, предназначенные для мощного химмотологического тюнинга топлива, в основном бензинов. Эти препараты, как правило, значительно повышают октановое число используемого топлива и обеспечивают его более эффективное сжигание при отсутствии побочных эффектов, таких как образование нагара и т. п.

Ремонтно – профилактические. В основном это препараты со «средней» эффективностью воздействия. Они обладают расширенным спектром действия, достаточной эффективностью, способностью предотвращать отказы топливной системы, корректировать качество используемого топлива. Основная задача – предотвращение необходимости в проведении дорогостоящего ремонта из‑за загрязнения системы подачи топлива, образования нагара, отложения тяжелых фракций из топлива в баке и на элементах системы питания, коррекцией качества топлива путем повышения октанового числа для бензина и цетанового числа для дизельного топлива, вытеснением и поглощением влаги (воды), растворением, преобразованием и выводом из топливной системы вредных примесей и отложений через их дожигание и многое другое.

Профилактические/корректирующие. Эти присадки «мягкого» действия, используются, как правило, в профилактических целях. Лучшие из них работают при малых концентрациях в топливе и продаются во флаконах с дозаторами. Основная задача – профилактический уход за всеми элементами топливной системы, поддержание их в чистоте и работоспособном состоянии. Основная задача может быть смещена в сторону коррекции качества используемого топлива путем повышения его октанового (цетанового для дизельного топлива) числа, вытеснения и поглощения влаги (воды), что важно при использовании топлива негарантированного качества или в специфичных погодных условиях повышенной влажности. Однако при этом не снимается задача поддержания топливной системы в чистоте.

Отдельной группой стоят препараты, предотвращающие образование геля в дизельном топливе (так называемые «Антигели») и препараты, позволяющие оперативно «разморозить» замерзшее дизельное топливо. Первые могут быть отнесены к профилактическим, вторые – к ремонтным или применяемым в особых, порой безвыходных ситуациях.

Обо всех этих присадках речь пойдет ниже.

Присадки к бензинам

Октан-корректоры (бустеры)

Автомобильные товарные бензины производят путем смешения различных компонентов, полученных прямой перегонкой, крекингом, риформингом, коксованием, алкилированием и другими методами переработки нефти и нефтяных фракций.

...

Бустер – присадка к бензину (см. антидетонатор, октан – корректор), улучшающая полноту сгорания топлива и обеспечивающая повышение октанового числа.

Для автомобильных бензинов одним из важных эксплуатационных свойств является горючесть, которая определяется энергетическими свойствами и детонационной стойкостью, характеризуемой октановом числом (табл. 14). Коэффициент весомости горючести в интегральном показателе качества бензина составляет 0,26, в котором энергетические свойства составляют 0,42, а детонационная стойкость – 0,58. При этом удельная теплота сгорания любого углеводородного топлива не превышает 44 МДж/кг (10,5 тыс. ккал/кг).

Таблица 14. Октановое число основных марок бензина

Бензины, получаемые каталитическим крекингом и реформингом, имеют высокие октановые числа (до 95 по исследовательскому методу). К высокооктановым компонентам бензинов относятся изооктан, алкилбензин, толуол, изопентан.

Высокая детонационная стойкость может быть обеспечена уже на нефтеперегонном заводе за счет использования в качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличения их доли в товарных бензинах, но это приведет к повышению себестоимости их производства.

Полностью соответствующий нормативам бензин Аи-95 у нас в стране практически не производится, поэтому производители бензинов в большинстве случаев идут по пути введения в товарные бензины дополнительных высокооктановых компонентов (до 15…40 %) и применения антидетонационных присадок (рис. 21).

Действие антидетонационных присадок основано, прежде всего, на замедлении процесса образования гидроперекисей и перекисей и/или их расщеплении.

Рис. 21. Классификация октан – корректоров (бустеров)

Наиболее распространенным направлением при производстве высокооктановых неэтилированных бензинов является применение кислородсодержащих компонентов (оксигенантов). К ним относятся спирты, эфиры и их смеси. Добавление оксигенантов (промотеров горения) повышает детонационную стойкость, особенно легких фракций, полноту сгорания бензина, снижает расход топлива и уменьшает токсичность отработавших газов.

...

Оксигенант (фр. l\'oxygène – кислород (от греч. όξύγενναω от ὀξύς – кислый и γενναω – рождаю), который переводится как «порождающий кислоту») – кислородсодержащее вещество (спирт, эфир и др.), применяемое для повышения детонационной стойкости и полноты сгорания бензина, снижения расхода топлива и токсичности отработавших газов.

Оптимальная концентрация оксигенантов в бензинах составляет 3…15 % и назначается из условия, что содержание кислорода в топливе не должно быть более 2,7 %. Установлено, что такое количество оксигенантов при более низкой по сравнению с бензином теплотворной способности снижает мощностные характеристики двигателей.

Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) считается из них наиболее перспективным компонентом. МТБЭ – бесцветная, прозрачная жидкость с резким запахом, температурой кипения 48…55 °C, плотностью 740…750 кг/м3 и собственным октановым числом, определенным по исследовательскому методу равным 115…135 единиц. Первые опытные партии МТБЭ были разработаны в Италии в 1973 году. На сегодняшний день ежегодно в мире выпускаются десятки миллионов тонн МТБЭ. На основании результатов государственных испытаний в Российской Федерации также разрешено производство и применение автомобильных бензинов с содержанием МТБЭ не более 15 %. Ограничение установлено из‑за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинотехническим изделиям. Эксплуатационные испытания показали, что неэтилированные бензины с добавлением 7…8 % МТБЭ при всех режимах движения превосходят товарные бензины.

Кислородсодержащими высокооктановыми присадками являются также этиловый и метиловый спирты. Они обладают хорошей стабильностью. Так, топливо на основе этанола содержит: 85…95 % (объем.) МеОН; 3…15 % (объем.) воды; 0,0005…0,001 % солей щелочных металлов; 0,01…0,05 % фтористого ПАВ и красителя.

Антидетонационные присадки, содержащие спирты изостроения, при производстве бензинов применяются на НПЗ в Литвинове. Используются два основных компонента: продукты риформинга и спиртов изостроения, дополненные обработанным после риформинга бензином из процесса гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти.

Данный вид топливных присадок основан на изобутилене и одноатомных спиртах нормального и изостроения. Их синтез осуществляется на цеолитсодержащих алюмосиликатах. Получаемая композиция топлива состоит из бензиновой базы каталитического крекинга и 10 %-ной антидетонационной присадки.

В качестве компонентов автомобильного бензина также применяются: этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), третамилметиловый эфир (ТАМЭ), простые метиловые эфиры, полученные из олефинов С6–С7, а также спирты: метиловый, этиловый, вторичный бутиловый (ВБС) и третбутиловый (ТБС).

Высокооктановые бензины Аи-95 и Аи-98 обычно получают с применением кислородсодержащих компонентов: метилтретбутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с третбутиловым спиртом (ТБС), имеющим название «Фэтерол» – торговая марка «Октан-115». Все чаще для производства неэтилированного бензина с низкой упругостью паров по Рейду и низким содержанием вредных веществ в выхлопных газах находят применение эфиры, например, алкиловые (МТБЭ, ЭТБЭ и др.).

Так, компания « Shell» и спользует экологически чистый бензин, содержащий 5,5 % МТБЭ, углеводородную основу и моющую присадку, а фирма « Chevron» предложила добавлять в базовый бензин 4…15 % (объем.) алкилата (смесь 40…60 % МТБЭ, 20…30 % изопропилового спирта, 20…30 % МеОН). В этом случае удалось повысить октановое число до 129 пунктов по исследовательскому методу и до 117 – по моторному методу. В настоящее время ведется разработка экологически чистого бензина, основанного на использовании МТБЭ как основного компонента в производстве бензина с высоким октановым числом.

Тем не менее, производство МТБЭ будут сокращать, хотя он и не представляет непосредственную угрозу для здоровья людей. Причина в том, что МТБЭ легко проникает в грунтовые воды и имеет неприятный запах. Он обнаружен в малых количествах во многих источниках водоснабжения. В жаркую погоду эфир из бензина улетучивается, что приводит к снижению октанового числа.

В качестве компонентов высокооктанового бензина также применяют метил – трет – С4–С5–алкиловые эфиры. Синтез осуществляется за счет реакции МеОН с соответствующим изоолефином при молекулярном соотношении (0,3…0,5):1 в прямоточном реакторе при 40…800 оС и давлении 5…7 атм.

Метанол и этанол уже давно используются в качестве самостоятельного моторного топлива. Перспективы применения и способы синтеза синтетического жидкого топлива на их основе будут подробнее рассмотрены в последующих главах.

Ароматические амины (производные анилина) в промышленности известны достаточно давно как горючее для ракетного топлива. В чистом виде анилин (С6Н5NH2) это бесцветная маслянистая жидкость с температурой кипения +184 °C и температурой плавления —6 °C. Анилин сильно ядовит, ограниченно растворяется в бензинах, под действием кислорода воздуха окисляется и темнеет, поэтому в чистом виде как антидетонационная присадка к бензинам не используется.

Ароматические амины обладают высоким антидетонационным эффектом, но в качестве присадки используется только монометиланилин (ММА) или N – анилин (С6Н5NHСH3). Это тоже маслянистая прозрачная жидкость желтого цвета с плотностью 980 кг/м3, растворимая в бензинах, спиртах, эфирах. ММА имеет высокие антидетонационные (октановое число по исследовательскому методу 280), антиокислительные, стабилизирующие и антикоррозионные свойства.

Недостатками ароматических аминов являются: подверженность смесей бензина с анилином и другими аминами при низких температурах расслоению, а также их повышенная склонность к смолообразованию и увеличению износа деталей цилиндропоршневой группы двигателя.

Повышение эксплуатационных свойств различных видов топлива может быть достигнуто путем введения различных металлсодержащих антидетонаторов и промоторов. При этом большое значение имеет дисперсность частиц металла: чем они меньше, тем эффективнее их применение, что открывает большие перспективы в использовании металлических наноматериалов в качестве добавок к различным видам топлива. Полезный эффект достигается также при применении в составе добавок современных моющих компонентов, химических нанокатализаторов и регуляторов горения топлива. Чаще используют многокомпонентные композиции, при этом каждый компонент выполняет свою функцию.

...

Антидетонатор (бустер, октан – корректор)  – присадка к бензину на основе металлоорганических соединений для повышения его антидетонационных свойств.

Известно, что для полного сгорания 1,0 кг бензина необходимо 14,8 кг воздуха (окислителя), а 1,0 кг дизтоплива – 14,3 кг воздуха. Эти соотношения называются стехиометрическими ( L o ). Состав топливно – воздушной смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха « a », который определяется как отношение массы воздуха ( М в), поданного в цилиндр на такте впуска, к теоретически необходимой для полного сгорания поданной в цилиндр массе топлива ( М т ):

a = М в /L o М т

...

Промотр (горения, восстановления пластичных металлов) (лат. p romoveo – продвигаю) – активатор, вещество, добавление которого к катализатору (или какому‑то другому активному компоненту вещества) увеличивает его активность, избирательность или устойчивость.

При нормальных условиях сгорание бензиновой ТВС происходит в диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха а = 0,8…1,1. Дизельные двигатели верхнего предела « а » не имеют, а нижний предел составляет около 1,6. При этом изменение коэффициента избытка воздуха по различным причинам в сторону увеличения называется «обеднением», а в сторону уменьшения – «обогащением» ТВС.

У нормально работающей свечи (рис. 22а) юбка центрального электрода имеет светло – коричневый цвет, количество нагара и отложений на электродах минимальное, отсутствуют следы моторного масла. Все это говорит о нормальной работе данного цилиндра, экономичном расходе топлива и отсутствии выгорания масла из картера двигателя.

Рис. 22. Внешний вид свечей, эксплуатировавшихся: а) в нормальных условиях; б) на «бедной» ТВС; в) на «богатой» ТВС; г) на бензине с ферроценовыми добавками

Если цвет электрода от светло – серого до белого (рис. 22б), то это говорит о работе двигателя на «бедной» ТВС (недостаточном количестве подаваемого топлива). Эксплуатация двигателя на обедненной смеси может стать причиной значительного перегрева свечи и возможного ее оплавления. Это указывает также на перегрев камеры сгорания, что в дальнейшем может привести к прогару выпускных клапанов.

Обнаружение на центральном электроде бархатисто – черного нагара (рис. 22в), указывает на «богатую» ТВС (избыточную подачу топлива), что может являться следствием неправильной регулировки карбюратора или неисправности инжектора, а также засорения воздушного фильтра.

В первых двух случаях необходимо отрегулировать карбюратор или проверить работу инжектора, а во втором случае еще и заменить воздушный фильтр.

Если обнаружен красный (кирпичного цвета) налет на центральном электроде свечи (рис. 22 г), то это значит, что в бензине, которым заправлен автомобиль, содержится много железосодержащих (ферроценов и их производных) или марганецсодержащих антидетонационных добавок.

Ферроцен – железоорганическое соединение, в молекуле которого атом железа связан сразу со всеми атомами углерода – легковоспламеняющийся кристаллический порошок оранжевого цвета (температура плавления 174 °C, кипения 249 °C, разложения 474 °C; содержание железа 30 %), разработанный как катализатор процесса сгорания, полностью растворим в бензине.

Регулирование процесса горения соединениями ферроцена основано на образовании каталитически активных частиц при разложении «сэндвичевой» системы ферроцена (нуль – валентного железа, a – о киси железа, органических радикалов), что способствует дополнительному разветвлению цепных реакций горения и окислению молекул топлива атомарным кислородом. Наиболее известны присадки к топливу на базе ферроценов – ФК-4, ДАФ, ДАФ-2 и Феро3, разработанные на Ачинском нефтеперерабытывающем заводе.

Применение этих железосодержащих антидетонационных добавок к бензинам ограничивается концентрацией, соответствующей содержанию железа не более 37 мг/л. Высокие концентрации (в пересчете на железо), более 180 г/т бензина, приводят к износу деталей двигателя, снижению работоспособности свечей зажигания. В этом случае на электродах свечей образуются соединения оксидов железа, которые также отлагаются в камере сгорания в виде нагара, накапливаются в масле и на трущихся поверхностях, вызывая повышенный износ деталей двигателя.

Красный налет – не что иное, как соединения железа (токопроводящего материала). Результаты контроля качества бензина часто свидетельствуют о превышении допустимой концентрации (с целью увеличения октанового числа бензина в ущерб его другим эксплуатационным качествам). Когда слой (нагар) данного металла достигает определенных величин, свечи перестают нормально работать, так как наблюдается пробой изолятора. При этом следует отметить, что при комнатных температурах наличие токопроводящих соединений с помощью омметра не фиксируется из‑за того, что образующиеся на изоляторах при высоких температурах дорожки из чистого железа при выключенном двигателе быстро окисляются и создается впечатление, что свечи работоспособны.

Как известно из литературных источников, в 1920–х годах в Германии автомобильный парк в значительной степени стал неработоспособным вследствие применения соединений железа в качестве антидетонатора, так как они не выводятся из двигателя. Причиной стали оксиды железа, накапливавшиеся главным образом в камере сгорания, которые обладали абразивными свойствами. В результате быстро изнашивались цилиндры и поршни.

В настоящее время в качестве антидетонаторов исследованы и другие соединения железа: пентакарбонил железа (ПКЖ), диизобутиленовый комплекс пентакарбонила железа (ДИБ – ПКЖ) и дициклопентадиенилжелезо (ферроцен).

Антидетонационные свойства пентакарбонила железа Fе(СО)5 были обнаружены еще в 1924 году. В качестве антидетонатора он начал применяться в 1930–е годы в Германии в концентрации 2…2,5 мл/кг топлива. Однако через некоторое время его использование в этих целях было прекращено, так как при сгорании ПКЖ образовывались оксиды железа, нарушающие работу свечей зажигания; одновременно увеличивался износ стенок цилиндра двигателя и поршневых колец, о чем упоминалось несколько выше. Другой недостаток пентакарбонила железа – его склонность к быстрому разложению под действием света до нерастворимого нонкарбонила железа Fe(CO)9. ПКЖ – светло – желтая жидкость с характерным запахом: плотность 1457 кг/м3; температура кипения 102,2 °C; температура плавления 20 °C. При добавлении пентакарбонила железа к топливу прирост октанового числа на 15…20 % ниже, чем при использовании этиловой жидкости.

По антидетонационной эффективности близок к ПКЖ диизобутиленовый комплекс пентакарбонила железа (ДИБ – ПКЖ), который имеет формулу [Fe(СО)5]3[С8Н16]5 (соотношение пентакарбонила и диизобутилена равно 3:5). ДИБ – ПКЖ – жидкость (плотность 955 кг/м3, температура кипения 27…32 °C), хорошо растворимая в органических растворителях.

Длительное время в нашей стране наиболее используемыми антидетонаторами являлись тетраэтилсвинец (ТЭС) {Pb(C2H5)4} и тетраметилсвинец Pb(CH3)4. Антидетонационная способность ТЭС открыта в 1921 году, а уже с 1923 года началось массовое промышленное производство этой присадки. Её действие заключается в обрыве цепных реакций образования пероксидов с выделением активных радикалов:

Pb(C2H5)4 ® Pb(C2H5)3· + C2H5·.

Эти радикалы инициируют окисление углеводородов, обычно стабильных в отсутствие тетраэтилсвинца. Образующиеся гидроперекиси способствуют более мягкому горению. Тем самым предотвращается или значительно снижается детонационное сгорание рабочей смеси. Однако одновременно образуется ряд окислов, наносящих большой вред экологии, так как свинец и его соединения являются канцерогенными веществами:

(C2H5)2Pb(OH)2; (C2H5)2Pb(OR)2; (C2H5)2PbOROH; PbO.

В чистом виде тетраэтилсвинец (тетраметилсвинец) не применяют, поскольку он вызывает освинцовывание деталей двигателя, т. е. происходит отложение продуктов сгорания (свинца и его оксидов) в камере сгорания, на днище поршня, клапанах, свечах и др. Они добавляются в бензин в виде этиловой (метиловой) жидкости, состоящей из тетраэтилсвинца (тетраметилсвинца), выносителя, антиокислителя, наполнителя и красителя.

Этиловая жидкость представляет собой бесцветную маслянистую жидкость плотностью 1650 кг/м3. Она нерастворима в воде, но растворима в бензине и органических растворителях, кипит с разложением при температуре 200 °C, легко воспламеняется и горит. Бензин, в который добавлена этиловая жидкость, называют этилированным. Для этилирования бензина используют этиловые жидкости марок Р-9 и П-2, которые различаются выносителем. Содержание тетраэтилсвинца в этиловых жидкостях составляет 54…58 %, выносителя – 33…35 %, наполнитель – остальное (авиационный бензин Б-70). Выноситель добавляют для удержания соединений свинца в газообразном состоянии. В качестве выносителя свинца используют галоидные органические соединения углеводородов (бромистый этил, монохлорнафталин, дибромэтан).

Наиболее эффективно добавление ТЭС массой до 0,50…0,80 г на 1 кг бензина, что позволяет увеличить его октановое число на 5…10 пунктов.

Присадки, которые содержат свинец, обладают наивысшей токсичностью, причем последняя увеличивается с ростом эффективности. В связи с высокой токсичностью отработавших газов автомобилей, работающих на этилированных бензинах, применение их в крупных городах с интенсивным автомобильным движением и в курортных зонах запрещено.

В настоящее время антидетонаторы на основе ТЭС в России полностью запрещены, так как ГОСТ Р 51105—97 предусматривает выпуск только неэтилированных бензинов. По ТУ 38.401–58–285—01 промышленность выпускает противоизносную присадку для неэтилированного бензина, предназначенную для защиты седла клапана двигателя от износа.

В качестве альтернативы этиловой жидкости, ферроценам и марганцу для повышения детонационной стойкости бензинов также используют соединения магния, меди и других металлов (промотров), имеющих высокий энергетический потенциал (табл. 15).

Табл. 15 Энергетический потенциал металлов (промотров), применяемых в октан – корректорах

Длительное время ведутся работы по изысканию неядовитых, но эффективных антидетонаторов. Например, компанией «Лукойл» для этих целей разработаны марганцевые соединения, такие как – «Хайтек-3000 (циклопентадиенилтрикарбонил, метилЦМТ).

Из антидетонаторов этого класса наиболее эффективны такие марганцевые антидетонаторы, как циклопентадиенилтрикарбонилмарганец (ЦТМ) – кристаллический желтый порошок С5Н5Мn(СО)3, а также метилциклопентадиэтилтрикарбонилмарганца (МЦТМ) – прозрачная маловязкая жидкость СН3С5Н4Mn(СО)3 светло – янтарного цвета с травянистым запахом, температурой кипения 233 °C, плотностью 1,3884 г/см3 и температурой застывания 1,5 °C. МЦТМ хорошо растворяется в бензине и практически не растворяется в воде.

Оба эти антидетонатора обладают примерно одинаковой эффективностью и незначительно отличаются по эксплуатационным свойствам. Стендовые и эксплуатационные испытания антидетонационной эффективности МЦТМ на двигателях выявили более высокую эффективность данного антидетонатора, чем предполагалось по результатам определения октанового числа исследовательским и особенно моторным методами. В свою очередь, при равном содержании присадок их эффективность примерно одинакова со свинцовыми антидетонаторами, и даже превосходит их при равной концентрации свинца и марганца.

Марганецсодержащие присадки разлагаются на свету с потерей антидетонационных свойств. Оксиды марганца оседают на свечах зажигания и быстро приводят к их отказу. В то же время эти отложения менее стойки и могут быть удалены обыкновенными топливными очистителями.

Наряду с высокой эффективностью марганцевых антидетонаторов, применение их ограничено из‑за вредного влияния на окружающую среду и ресурс двигателя, так как сам марганец ядовит. Однако, если сравнивать тетраэтилсвинец и марганцевые антидетонаторы, то их токсичность ниже почти в 300 раз.

Что касается медьсодержащих присадок, то к их недостаткам следует отнести склонность к образованию отложений в двигателях, поскольку их производные окисляют компоненты топлива и загрязняют оксидами агрегаты топливной системы.

Для металлсодержащих присадок, используемых в различных видах топлива для дизелей и карбюраторных двигателей, подбираются соответствующие растворители – гели, которые обеспечивают полное смешивание компонентов.

В России и за рубежом при производстве высокооктановых бензинов широко применяют добавки на основе N – метил – анилина, такие как монометиланилин (ММА), АДА, Экстралин, разработанные на Комсомольском и Ачинском НПЗ.

Вследствие достаточно высокой агрессивности антидетонационных компонентов по отношению к уплотнительным устройствам, значительного нагарообразования в камере сгорания, особенно на свечах и выпускных клапанах, концентрация их в бензинах ограничена. При этом повышение октанового числа от концентрации антидетонатора не имеет линейной зависимости, поэтому для каждой присадки существует оптимальное значение концентрации.

Таблица 16. Характеристика основных видов антидетонационных компонентов

С применением антидетонаторов разрабатываются присадки в различных концентрациях и композициях, которые выпускаются на основании специальных технических условий и допускаются к применению Межведомственной комиссией после проведения соответствующих испытаний (табл. 17).

Таблица 17. Антидетонационные присадки и добавки к автомобильным бензинам

Во время второй мировой войны немецкие истребители Bf . 109 E -7/ Z стали первыми самолетами, оснащенными системой форсажа на основе закиси азота (N2О). Закись азота впервые была получена химиком Джозефом Пресли. Этот бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым привкусом, который известен как «веселящий газ», более 150 лет использовался в медицине в качестве наркоза. При длительном вдыхании он вызывает чувства эйфории и веселья, которые позже переходят в тошноту и дезориентацию.

Известно, что в цилиндре сгорает не чистое топливо, а топливно – воздушная смесь. Для горения бензина необходим окислитель (кислород). Так вот, при температуре 300 °C закись азота разлагается на составляющие (азот и кислород). При этом выделяется в 2,5 раза больше кислорода, чем его содержится в том же объёме подаваемого в камеру сгорания чистого воздуха. Это позволяет существенно увеличить количество высвобождаемой энергии, а следовательно, развиваемую двигателем мощность. Применение закиси азота может дать прирост мощности до 30 %.

Однако с приходом в авиацию реактивных двигателей надобность в подобных системах отпала. Впрочем, ещё долгое время после войны они оставались государственной тайной. Только лишь с 1970 года закись азота стала применяться в гоночных автомобилях, которая выпускалась в стационарных баллончиках, а они, в свою очередь, устанавливались на автомобиль как дополнительная система.

В условиях высоких нагрузок и скоростей гоночных трасс эти и другие подобные препараты проходили интенсивные эксплуатационные испытания, а затем, если они показывали хорошие результаты, попадали в розничную торговлю для широкой продажи уже в качестве профилактических или автотюнинговых средств.

Примером такой разработки может служить серия любительских препаратов под торговой маркой NOS ( Nitrous Oxide Systems ), выпускаемых американской химической компанией P ermatex Inc . Составы содержат новейшие разработки на основе соединений азота ( Nitrometan – нитрометан , Powertane – закись азота).

Октан – корректоры рекомендуется иметь в химмотологической аптечке автомобиля и применять в качестве профилактического средства для двигателя и топливной системы через каждые 3000…5000 км, а также в случае применения топлива ненадлежащего качества или при подготовке автомобиля к техническому осмотру.

Содержимое флакона заливается в бак перед полной заправкой топливом. При этом октан – корректор бензина в режиме интенсивного городского движения автомобиля (область невысоких частот вращения вала двигателя и нагрузок, при которых двигатель работает 70….90 % времени) способствует: повышению эффективности горения топлива; увеличению крутящего момента двигателя; снижению расхода топлива (до 12 %); стабилизации холостого хода; снижению токсичности отработавших газов автомобиля (СО, СН) и т. д.

При относительно низких частотах вращения вала двигателя (до 2500…3000 мин-1 в диапазоне нагрузок 0,28…0,8 МПа) снижение удельного эффективного расхода топлива достигает 3…12 % при одновременном уменьшении выбросов углеводородов СН на 6…70 % и оксида углерода СО на 5…80 %.

На повышенных скоростных режимах работы двигателя (более 3500 мин-1) и при полностью открытой дроссельной заслонке влияние препарата на энергоэкономические показатели двигателя незначительно. Однако на этих режимах получено снижение эмиссии углеводородов СН на 50 % и более.

Можно прогнозировать (в связи с особенностями действия препарата на процесс горения) наибольшую их эффективность при работе автомобильного двигателя в условиях городского движения.

Графическое изображение необходимости в автохимической тюнинговой обработке и ее технической эффективности представлено на рис. 23. Необходимость проведения тюнинговой обработки чаще всего продиктована не столько низкими свойствами применяемого топлива или состоянием двигателя, сколько стремлением добиться высокого скоростного движения и повышения мощности двигателя, например, при спортивном стиле езды. Повышение (или сохранение) межремонтного ресурса двигателя и автомобиля в этих случаях чаще всего является не обязательным или вообще не рассматривающимся требованием, поэтому показанием к такой обработке чаще служит не техническое состояние двигателя или автомобиля в целом, а субъективный фактор. В связи с этим автохимический тюнинг осуществляется задолго до наступления состояния, характеризующегося положением W отк – показателем отказа, при котором объект становится неработоспособным.

Рис. 23. Графическая иллюстрация автохимического тюнинга автомобиля: W отк – показатель наступления неработоспособного состояния (отказа) объекта; Wт – показатель объекта после одноразового автохимического тюнинга; ∆ W – эффективность автохимического тюнинга; Тт – точка проведения операций автохимического тюнинга; Трт – межремонтный ресурс двигателя после автохимического тюнинга

Так, использование препарата NOS ® Octane Booster Racing Formula американской фирмы Permatex Inc., п о данным журнала «Потребитель», позволило повысить мощность двигателя на 5,6 кВт, а крутящий момент на 13 Н×м. В настоящее время, в результате применения такого препарата, создающего в сочетании с бензином холодную, плотную, насыщенную кислородом топливно – воздушную смесь, достигается увеличение октанового числа топлива на 7 единиц, повышение мощности двигателя и продление его срока эксплуатации. Всё это позволяет использовать такие препараты, как высокоэффективное любительское средство автохимического тюнинга автомобиля.

В то же время, эффективность мероприятий автохимического тюнинга зависит от начального технического состояния автомобиля, применяемого препарата и технологии введения добавок, качества проведения ремонтно – восстановительных работ и ряда других причин.

В многофункциональные присадки и добавки вводят моющие, антиокислительные, антикоррозионные и другие компоненты.

Следует иметь в виду, что химический состав высокооктановых бензинов, поступающих в продажу и даже соответствующих отечественным стандартам, не обеспечивает сохранение их потребительских свойств в течение длительного срока хранения, в связи с чем октановое число таких бензинов постепенно снижается. Например, бензины с ферроценовыми добавками крайне нестабильны (после суток хранения начинается их выпадение в осадок), поэтому в пятницу или предпраздничные дни, когда наблюдается наибольший спрос, существует наибольшая вероятность заправиться таким бензином, чем и пользуются недобросовестные фирмы. Особенно это касается областных контейнерных заправок, имеющих малые объемы продажи топлива и выживающих за счет относительно низкой цены.

Вопрос. Когда и как следует применять октан – корректоры?

Ответ: Как уже не раз отмечалось, отечественные бензины в своем большинстве не соответствуют предъявляемым к ним требованиям. Следствием заправки некачественного бензина могут стать проблемы с запуском и резким снижением тяговых характеристик двигателя, перебои в его работе и т. п. Бывали случаи, когда машины не могли даже выехать с АЗС после заправки некачественным бензином.

В этих случаях в качестве «скорой помощи» могут выступить специальные присадки – антидетонаторы (бустеры или октан – корректоры). Эти препараты автохимии содержат различные высокооктановые компоненты, очищающие присадки, химические нанокатализаторы и регуляторы горения топлива. Они позволяют повысить эксплуатационные свойства бензина (увеличить октановое число на 5…6 единиц). Чаще всего в бустерах используются многокомпонентные композиции, в которых каждый компонент выполняет свою функцию. Содержимое флакона октан – корректора (лучше, если он будет в запасе) заливается в бак перед полной заправкой (или в уже заправленное топливо) и вырабатывается вместе с бензином.

Компания AGA для этих целей предлагает автомобилистам следующие высокотехнологичные препараты: SMT 2 Fuel System Cleaner and Octane Booster (Очиститель «Октан – плюс», синтетическая формула, с SMT2), F enom Street Racing (Нанотюнинг топлива), H i‑Gear Octane Boost & Cleaner (Супероктан – корректор) и др.

Очистители бензиновых двигателей

Химическая стабильность бензина характеризуется его способностью длительно сохранять первоначальный химический состав без изменения при хранении, перекачке и транспортировании. Химическая стабильность бензинов определяется в основном их углеводородным составом. Окислению наиболее подвержены бензины, полученные термическим и каталитическим крекингами, коксованием, пиролизом с повышенным содержанием олефиновых и диолефиновых углеводородов. Наиболее химически стабильны бензины, произведенные каталитическим реформингом или прямой перегонкой, а также алкилбензин.

Уже за время следования от производителя до бака потребителя происходит частичное автоокисление бензина, т. е. окисление его нестабильных соединений кислородом окружающего воздуха с образованием продуктов сложного состава. Длительное хранение бензина, наличие множества перекачек и перепадов температуры значительно повышают вероятность окисления части топлива с образованием смолистых соединений, органических кислот и других подобных веществ. Часть окислившихся соединений остается в бензине в растворенном виде, другая (меньшая часть) выпадает в осадок. Окисление бензина активизируется присутствием влаги, размножением микроорганизмов, накапливающихся в резервуарах, а также за счет каталитического воздействия цветных металлов и их сплавов. Неэтилированные бензины окрашиваются в различные оттенки желтого цвета. Наблюдается резкий специфический запах, а на дне резервуаров образуется масляный слой, слаборастворимый в бензине. Все это приводит к повышению кислотности топлива и увеличению его коррозионной активности.

Отложения и загрязнения в топливной системе двигателя, образующиеся при низких температурах, представляют собой липкие мазеобразные вещества коричневого цвета. Смолы откладываются на внутренних поверхностях топливных баков, фильтров, насосов; блокируют топливопроводы; покрывают лаковым слоем детали карбюратора, жиклёры, распылители, дроссельные заслонки. Повышенное содержание смолистых соединений в применяемом бензине приводит к различным отказам в системе питания двигателя. Отложения на деталях карбюратора (рис. 24) нарушают подачу топлива и процесс его смешивания с воздухом, а отложения на фильтрующих элементах приводят к прекращению подачи бензина к двигателю.

...

Фактические (промытые) смолы – нерастворимая в гептане часть остатка, полученная при выпаривании автомобильного бензина.

Непромытые смолы – остаток от выпаривания автомобильного бензина, состоящий из фактических смол и трудно испаряющихся компонентов присадок.

При эксплуатации двигателя неиспарившиеся высокотемпературные фракции бензина вместе с находящимися в них смолистыми веществами в виде пленки распределяются по впускному трубопроводу в направлении цилиндров. Уже в этот период начинается интенсивное окисление углеводородов бензина и оседание смолистых веществ на горячих стенках трубопровода. Выделившиеся соединения продолжают полимеризоваться и превращаются в твердые смолистые отложения, снижающие поперечное сечение трубопровода и значительно увеличивающие сопротивление движению горючей смеси, вызывая турбулентности. Вследствие этого уменьшается наполнение цилиндров топливно – воздушной смесью, что приводит к снижению мощности двигателя. В дальнейшем смолистые вещества, выпавшие на впускных клапанах, образуют твердые карбоновые отложения (нагар), которые нарушают правильность посадки клапанов и герметичность системы, что может привести к «зависанию» клапанов.

Рис. 24. Загрязнения на внутренних поверхностях карбюратора

Количество фактических смол, содержащихся в исследуемом бензине, измеряется в мг на 100 см3 топлива. При производстве автомобильных бензинов их может находиться не более 5 мг в 100 см3 топлива. Все бензины содержат определенное количество смолистых веществ, образующихся при хранении. Эти вещества имеют высокую кислотность. Они очень плохо растворяются в топливе, но легко откладываются на металлических поверхностях: стенках топливного бака, топливопроводов и на других деталях топливной системы. Из‑за малой испаряемости они не полностью сгорают в камере сгорания, а преобразуются в твердые отложения – нагар. Нагар образуется на свечах, камере сгорания, днище поршня и клапанах (рис. 25). Это вызывает закоксовывание форсунок и потерю подвижности поршневых колец, засорение карбюратора, топливопроводов, топливных баков и выпускного коллектора. Все это приводит к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива и масла, повышению дымности и токсичности отработанных газов и т. д.

Рис. 25. Нагар на выпускном клапане двигателя

Повышенная концентрация смол значительно уменьшает пробег до появления отказов двигателя в результате интенсивного нагарообразования (табл. 18).

Таблица 18. Зависимость пробега автомобиля от содержания фактических смол в бензине

Образование нагара в двигателе – явление неизбежное, но интенсивность его протекания можно существенно снизить. Для этих целей разработаны и успешно применяются во всем мире специальные моющие присадки (очистители), как к бензину, так и к дизельному топливу.

Ведущим направлением в области комплексного улучшения эксплуатационных и экологических свойств топлива является использование моющих присадок.

Применение моющих присадок в мире достаточно мощно стимулируется двумя главными факторами.

1. Маркетинговый фактор.

Компании, продающие бензин на конкурентных рынках, в борьбе за потребителя стремятся улучшить качество своего топлива. Именно применение моющих присадок (фактически, повышение качества топлива) способствовало увеличению доли продаж бензина по всему миру у тех компаний, которые это делают.

2. Законодательный фактор.

В США, например, законодательно установлено обязательное применение моющих присадок.

Несмотря на отсутствие законодательного регламентирования применения моющих присадок в западноевропейском топливе, по статистике, более 95 % бензина компаундируется ими, что, несомненно, связано с маркетинговыми причинами.

Основными источниками отложений являются само топливо, моторное масло, а также картерные и отработавшие газы. Образование отложений на вышеуказанных деталях приводит к нарушению первоначальной регулировки двигателя и отклонениям от оптимального состава топлива.

Принцип действия моющих присадок следующий:

– образование внутри системы впуска двигателя защитной пленки, которая предотвращает накопление там лаковых отложений;

– очистка топливных форсунок за счет догорания на них топлива и смол;

– удаление существующего отложения (нагара) за счет его размягчения и сгорания.

Основным компонентом пакетов моющих присадок для бензина является комбинация детергента на основе полиизобутилена и масла – носителя. Кроме них, в присадку входят компоненты, позволяющие комплексно улучшать эксплуатационные и экологические свойства топлива, такие как ингибиторы коррозии и деэмульгаторы, красители, маркеры и отдушки, а также ингибитор коррозии, который предотвращает коррозию топливных баков, систем подачи топлива, емкостей для хранения и топливопроводов.

...

Эмульгатор – присадка, способствующая образованию стабильной смеси или эмульсии масла и воды.

Применение оптимальной концентрации очищающих присадок позволяет добиваться очистки системы впуска уже после нескольких тысяч километров пробега автомобиля. Достижение полной очистки клапанов практически невозможно, но образование отложений может быть снижено до допустимо малого уровня, при котором отрицательный эффект не проявляется.

Применение моющих присадок к бензинам и дизельному топливу предполагает несколько вариантов. При этом для очистки различных деталей двигателя выпускаются специальные препараты (рис. 26). В ряде случаев присадки – очистители могут добавляться в топливо непосредственно при производстве. Для нужд автосервисов и частных автовладельцев выпускаются специальные присадки в мелкой фасовке.

Рис. 26. Классификация и применение топливных очистителей

Присадки – очистители в основном предназначены для увеличения растворимости смол в топливе, снижения их дисперсности и устойчивости в растворенном виде (сидементационной устойчивости). При этом бензин с присадкой должен растворять уже образовавшиеся отложения, а также переводить воду, имеющуюся в топливном баке, в мелкодисперсное состояние. Существуют и универсальные комплексные присадки, действие которых направлено в основном на очистку всей топливной системы: камеры сгорания, топливопроводов, впускных клапанов и др. Они интенсифицируют процесс сгорания топливно – воздушной смеси и предотвращают возможное образование нагара на выпускных клапанах, но уже образовавшиеся на них отложения такие присадки не очищают.

Вопрос. Что нужно знать при покупке и применении очищающей присадки?

Ответ. 1. Выбирать надо известную нефтехимическую фирму, выпускающую широкий спектр различных очистителей топливной системы, в том числе не только для бензиновых двигателей с карбюраторами, но отдельно для систем с инжекторами, а также с непосредственным впрыском, типа GDi .

2. Первую очистку топливной системы (выработка первых двух баков бензина) нужно провести с половиной рекомендованной производителем концентрации присадки. Следующие один – два бака выработать с максимальной концентрацией очистителя, а затем снова перейти на профилактическую половинную концентрацию (для сохранения результатов очистки и поддержания минимального уровня отложений и загрязнений).

3. Не рекомендуется применять завышенных концентраций очистителя. В этом случае вместо «мягкого», послойного растворения отложений присадка начнет вымывать большие куски загрязнений. Их крупные частицы, а также отложения со дна бака быстро забьют топливный фильтр, что может даже привести к разрушению фильтрующего элемента и выносу всех скопившихся загрязнений в инжектор со всеми вытекающими для него негативными последствиями.

4. В профилактических целях, для содержания топливной системы в чистоте, очистители следует применять регулярно, то есть один раз в 5–6 полных заправок бака, ориентировочно через 2000…3000 км пробега.

5. Очистители (присадки) к бензину и дизельному топливу от передовых нефтехимических фирм – производителей, применяющих современные моющие компоненты, химические катализаторы и регуляторы горения топлива, достаточно эффективно очищают поверхности и каналы топливных систем; способствуют удалению лаковых отложений в инжекторе и карбюраторе; обеспечивают восстановление факела распыла топлива у форсунок; очищают свечи зажигания, а также нагар в камере сгорания и на впускных клапанах; предотвращают образование конденсата, обледенения и коррозии; повышают ресурс нейтрализатора отработавших газов и т. д. Все это способствует повышению технико – экономических и экологических показателей двигателей.

Если применение топливных очистителей, на взгляд потребителя, только усугубляет имеющиеся проблемы с топливной системой двигателя, оказывает отрицательное действие на свечи зажигания, в этом случае ему целесообразно обратиться в сервисный центр для очистки топливной системы на стационарных установках с применением специальных очищающих препаратов.

Вопрос. Можно ли для очистки карбюратора использовать топливные присадки для очистки инжекторов, и наоборот?

Ответ. Для очистки карбюратора можно использовать топливные присадки для очистки инжекторов. Природа возникновения отложений и их химический состав в карбюраторных и инжекторных двигателях весьма близки, хотя и отличаются в нюансах. Присадки для очистки инжекторов, как правило, являются более эффективными и концентрированными и, следовательно, стоят дороже.

Когда же нет возможности приобрести очиститель инжекторов, а их нужно очистить, можно использовать присадку для очистки карбюратора. В этом случае присадка будет работать как мягкий очиститель инжекторов начального уровня.

Вопрос. Не вредит ли использование топливных присадок каталитическим конверторам, кислородным датчикам и т. д.? Ответ. Современные качественные присадки безвредны для указанного оборудования. Более того, существуют специальные присадки, предназначенные для их очистки, в частности каталитических конверторов. Профилактический уход за каталитическим конвертором является важной процедурой, так как частицы несгоревшего топлива и иные отложения в системе выпуска постепенно загрязняют каталитический катализатор (конвертор), «забивают» его микропоры, тем самым снижая приемистость автомобиля, повышая расход топлива, уровень вредных выбросов и т. д. О серьезном загрязнении каталитического конвертора косвенно можно судить по выхлопным газам с характерным запахом «тухлых яиц».

...

Каталитический нейтрализатор (конвертор)  – часть автомобильной системы выпуска, предназначенная для снижения токсичности отработавших газов. Окислительные нейтрализаторы удаляют из отработавших газов углеводороды и оксид углерода (СО). Понижающие нейтрализаторы воздействуют на содержание в газах оксидов азота (NOx). В обоих нейтрализаторах используются катализаторы, содержащие благородные металлы (платину, палладий или родий), которые разрушаются под действием свинца из соединений топлива или масла.

Ремонт, точнее замена каталитического конвертора стоит серьезных денег. Поэтому настоятельно рекомендуется один раз в 5 000 км использовать топливные присадки для очистки каталитических конверторов. Эти составы не только удаляют углеродистые отложения, осаждающиеся на рабочей поверхности катализатора, загрязнения из бензобака, впускного тракта, впускных клапанов, со стенок камер сгорания, но и обеспечивают снижение гидродинамического сопротивления системы выпуска, восстановление исходной мощности двигателя и снижение токсичности отработавших газов, восстановление каталитической активности нейтрализаторов выхлопных газов бензиновых двигателей, очистку электродов кислородного датчика (лямбда – зонда).

Присадки к дизельному топливу

Особенности эксплуатации современной дизельной техники в России вынуждают владельцев с особым вниманием относиться к состоянию топливной аппаратуры, так как не многие автопроизводители рекомендуют своим дилерам поставку новых автомобилей с дизельными агрегатами из‑за низкого качества дизтоплива, производимого в нашей стране.

Всемирная хартия производителей топлива (ВХПТ), принятая ведущими производителями топлива и автомобилей, предусматривает достаточно жесткие требования к дизельному топливу (табл. 19).

Таблица 19. Требования национальных и международных стандартов по отдельным показателям автомобильного дизельного топлива

В соответствии с ГОСТ 305—82 отечественные дизельные виды топлива подразделяются на летнее, зимнее и арктическое. Основными показателя качества дизельного топлива являются цетановое число, фракционный состав, низкотемпературные, смазывающие и антикоррозионные свойства. Следует отметить, что отечественное дизтопливо отличается недостаточным цетановым числом, высокой степенью загрязненности и очень часто не соответствует сезону эксплуатации.

...

Фракционный состав – количественное содержание фракций, выкипающих в определенных температурных пределах, остаток и потери при перегонке в заданных условиях.

В маркировке летнего дизельного топлива указывается массовая доля серы и приводится информация о температуре вспышки (Л-0,20–40: массовая доля серы 0,2 %, температура вспышки 400 оС). В обозначении зимнего дизельного топлива приводится массовая доля серы и информация о температуре застывания (3–0,4–35: массовая доля серы 0,4 %, температура застывания —350 оС), а в обозначении арктического дизельного топлива указывается только информация о массовом содержании серы.

...

Температура вспышки – минимальная температура, при которой жидкость поддерживает мгновенное сгорание (вспышка), но меньшая той, при которой наблюдается продолжительное горение (температура воспламенения). Температура вспышки является важным показателем пожаро– и взрывоопасности, связанной с нефтепродуктами.

Если сравнивать с бензинами, то в отечественных дизельных топливах содержание серы выше в 5…10 раз. Наиболее агрессивными по коррозионной активности являются меркаптаны и сероводород. Содержание серы в дизельном топливе строго регламентируется по двум составляющим: по общей сере (не более 0,2…0,5 %) и по меркаптановой сере (не более 0,01 %). При отрицательных температурах оксиды серы легко растворяются в воде, присутствующей в дизтопливе даже в виде конденсата, образуя еще более активные сернистую и серную кислоты. От содержания в дизельном топливе соединений серы в большой мере зависит срок службы всего дизеля.

Чем выше концентрация серы в топливе, тем интенсивнее коррозионное изнашивание деталей дизеля, поэтому в западных странах содержание серы в дизельном топливе ограничено жесткими стандартами. Так, в штате Калифорния (США) содержание серы ограничено значением 0,05 %, что в 4…10 раз меньше по сравнению с отечественными марками дизельного топлива, а в Швеции требования к содержанию серы еще более строгие.

Эксплуатационные свойства дизельного топлива характеризуют его склонность к образованию нагара и лаковых отложений в двигателе. Содержание вредных отложений в двигателе повышается при увеличении содержания в дизтопливе серы и сернистых соединений, фактических смол, непредельных и ароматических углеводородов (йодного числа), несгораемых неорганических соединений (зольности). Повышение зольности топлива также увеличивает интенсивность изнашивания деталей ЦПГ и топливной аппаратуры дизеля.

Отечественные стандарты, так же как и западные, категорически не допускают наличия в дизельном топливе влаги и механических примесей. Однако на автозаправочных станциях этим требованиям дизтопливо соответствует крайне редко. Концентрация фактических смол в дизельном топливе отечественными стандартами также ограничена и для разных видов топлива не превышает значений 200…400 мг/л, т. е. в среднем она в 4 раза выше, чем в российских бензинах.

...

Содержание механических примесей определяют путем фильтрования 100 г нефтепродукта, разбавленного в бензине, через высушенный и взвешенный бумажный фильтр. Осадок на фильтре промывают бензином. Затем фильтр опять высушивают и взвешивают.

В связи с вышесказанным, российские требования к качеству дизтоплива требуют ужесточения, а промышленные технологии его изготовления – значительного усовершенствования. Основное преимущество дизеля – экономичность, может быть нивелировано при использовании отечественного дизельного топлива. Однако применение различных присадок и добавок, оптимизирующих процесс сгорания дизельного топлива, позволяет улучшить не только характеристики горючего, но и работу дизельного двигателя (табл. 20).

Таблица 20. Взаимосвязь физико – химических свойств дизельного топлива и условий работы дизеля

Сегодня трудно себе представить дизельное топливо высокого качества без присадок, имеющих разные функциональные назначения. Производятся и поставляются на рынок депрессорные, цетаноповышающие, диспергирующие, противоизносные, антиокислительные, антидымные, ингибиторы коррозии, моющие и другие любительские препараты.

...

Цетановое число (ЦЧ)  – показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный объемному проценту цетана в эталонной смеси, состоящей из смеси цетана и a – м етилнафталина. Определяется по формуле: ЦЧ = 1,5879×[( V 20 + 17,8)/ p 20], где V20 – кинематическая вязкость при +20 оС; p20 – плотность топлива при температуре +20 оС.

Регулярное профилактическое использование препаратов автохимии позволяет значительно увеличить межремонтный ресурс дизельной автомобильной техники.

В последнее время передовые нефтехимические фирмы также начали выпускать дизельные виды топлива, соответствующие требованиям EN 590 (Евро-4), т. е. более высокого качества. Такое дизтопливо отличается от требований ДСТУ 3868—99 более низким содержанием серы (не более 50 мг/кг, в то время как у Л-0,20–62 – не более 2000 мг/кг) и полициклических ароматических углеводородов, а также более высоким цетановым числом (не менее 51 ед., в отличие от дизтоплива Л-0,20–62, у которого цетановое число не менее 45 ед.).

Высокое цетановое число и низкое содержание серы дизтоплива по Евро-4 оптимизируют процесс сгорания топлива, снижают шум и вибрации, облегчают запуск, особенно в холодное время года, значительно снижают коррозионные процессы, продлевают работу сажевых фильтров, а также уменьшают количество лаковых и карбоновых отложений на деталях цилиндропоршневой группы дизеля.

Наличие в составе дизтоплива специальных противоизносных присадок позволяет уменьшить износ деталей двигателя и топливной аппаратуры. При эксплуатации техники на таком топливе снижается дымность отработанных газов, а также выброс вредных соединений в атмосферу: сажи, оксидов азота и углерода, несгоревших углеводородов и т. д.

В настоящее время одним из наиболее важных направлений работ для нефтеперерабатывающей промышленности является десульфуризация (снижение содержания серы) дизельного топлива. В европейском стандарте EN 590 регламентируется допустимое содержание серы в дизельном топливе в количестве 50 ppm , а также 10 ppm для топлива с ультранизким содержанием серы. Следствием десульфуризации стало то, что в отличие от сернистого дизельного топлива (свыше 350 ppm серы), дизельные виды топлива с низким и ультранизким содержанием серы перестали обладать необходимой смазывающей способностью деталей топливной аппаратуры, особенно прецизионных деталей ТНВД и форсунок. Поэтому для снижения износа деталей дизеля в пакет присадок добавляют антифрикционные, противоизносные компоненты, например смесь жирных кислот и их производных.

...

ppm (англ. parts per million – частей на миллион) – единица измерения концентрации вещества (примеси), миллионная доля.

Вопрос: Как подобрать комплекс присадок в дизельное топливо для постоянного круглогодичного пользования, когда и как их использовать?

Ответ. Для надежной и эффективной эксплуатации дизеля рекомендуется использовать (иметь в химмотологической аптечке водителя) следующий набор препаратов топливной автохимии для безразборного сервиса:

· очиститель форсунок и системы питания дизеля – применяется в начале эксплуатации (если автомобиль имеет пробег), далее профилактически с периодичностью, указанной на упаковке;

· очиститель форсунок для дизеля – в случае явных перебоев в работе двигателя или при снижении его приемистости, но не реже одного раза в сезон (осень – зима, весна – лето) или одного раза в год (если годовой пробег менее 10 000 км);

· цетан – корректор для дизтоплива – регулярно при сомнительном качестве дизтоплива лучше применять постоянно, так как хорошие цетан – корректоры, как правило, содержат специальную смазку топливной аппаратуры, позволяющую значительно увеличивать ресурс дорогостоящих элементов топливной системы, в т. ч. ТНВД;

· суперантигель для дизтоплива – постоянно (осень, зима, ранняя весна).

...

Антигель – депрессорная присадка к дизельному топливу, препятствующая образованию кристаллов парафина и обеспечивающая работоспособность дизеля при отрицательных температурах.

Несомненно, это общие рекомендации, которые в каждом конкретном случае нужно корректировать.

Очистители дизельного двигателя

Одним из важнейших эксплуатационных качеств дизтоплива является его способность обеспечивать чистоту топливной аппаратуры и деталей цилиндропоршневой группы дизеля. При сгорании топлива на стенках камеры сгорания и впускных клапанах, а также на распылителях и иглах распылителей форсунок образуется нагар. При этом на днищах поршней, впускных клапанах и стенках камеры сгорания нагар плотный, твердый темного цвета, а на распылителях и иглах форсунок – мягкий смолистый нагар желтоватого цвета или светло – коричневый, типа лаковой пленки. Нагарообразование в двигателе зависит от содержания в дизтопливе фактических смол и серы, фракционного состава, содержания непредельных и ароматических углеводородов, зольности и коксуемости.

Наличие нагара на стенках камеры сгорания и днище поршня (рис. 27) ухудшает отвод теплоты в систему охлаждения двигателя и приводит к уменьшению объема камеры сгорания. Образование нагара на впускных клапанах (см. рис. 26) приводит к их закоксовыванию, вследствие чего нарушается необходимая посадка соединения тарелка клапана – седло . В результате наблюдается прорыв раскаленных газов и обгорание посадочных поверхностей клапана и седла, а в отдельных случаях зависание клапана.

Рис. 27. Нагар на днище поршня

Наибольшее число параметрических отказов в работе дизелей приходится на отложения нагара на форсунках. Из‑за нагара на распылителях форсунок ухудшается качество распыления топлива и деформируется факел распыла. Закоксовывание сопел и зависание игл распылителей приводит к подтеканию топлива, так как в этом случае игла не садится на уплотняющий конус распылителя и полностью не перекрывает его канал. Из‑за загрязнений внутри форсунки в камеру сгорания впрыскивается недостаточное количество топлива (нарушается состав топливно – воздушной смеси), при этом оно плохо распыляется, что приводит к нарушению равномерности топливно – воздушной смеси и, как результат, – дымление, снижение мощности и экономичности работы дизеля (рис. 28).

Рис. 28. Распыление топлива форсункой: а) при наличии загрязнений (несколько струй); б) очищенной форсункой (тумановидное распыление)

Использование известных технологий безразборного сервиса автомобильной техники с применением препаратов автохимии позволяет достаточно эффективно проводить очистку (промывку) топливной системы на работающем двигателе.

Основными компонентами присадок для дизельного топлива служат детергенты на основе полиизобутилена. Специальные пакеты присадок включают также химические соединения для повышения эксплуатационных свойств дизеля, такие как пеногасители, деэмульгаторы, смазывающие и цетаноповышающие компоненты. Кроме этого, в присадки (пакеты присадок) для дизельного топлива на передовых нефтехимических предприятиях могут добавляться специальные красители, маркеры и отдушки.

Применение моющих присадок к дизельному топливу существенно снижает количество отложений в дизеле, в том числе на инжекторной игле, а распыление топлива осуществляется в оптимальном режиме, что значительно повышает эксплуатационные характеристики двигателя.

Среди очистителей можно выделить препараты, которые просто добавляются в топливный бак, и препараты, которые нужно заливать непосредственно в систему впрыска, т. е. не смешивая с дизтопливом. Несмотря на то, что второй способ также относится к технологиям безразборного сервиса двигателя, однако применяемые препараты формально уже не являются присадками к топливу.

Первый способ обеспечивает очистку всей топливной системы и предотвращает образование отложений в камере сгорания и системе впрыска, его рекомендуется применять через каждые 2000…3000 км, и особенных комментариев она не требует.

Очистка по второму способу заключается в том, что снимается топливный шланг, идущий к насосу, и помещается в банку с препаратом – очистителем. Затем пускается двигатель и вырабатывается содержимое банки на холостых оборотах коленчатого вала. Такие препараты не допускается заливать непосредственно в топливный бак, так как они могут разрушить его внутренний окрашенный слой. В то же время эффективность очистки таким методом, например, форсунок дизеля очень высока. При такой обработке с них удаляется не только нагар, но и лаковые отложения, которые даже после разборки с трудом поддаются даже ультразвуковой очистке. Не случайно, немецкий автомобильный концерн B MW для этих целей выпускает в фирменной упаковке собственный препарат, несмотря на отрицательное отношение ко всякого рода присадкам и добавкам.

Топливные очистители в общем случае предназначены для очистки распылителей форсунок, камеры сгорания от нагара и углеродистых отложений, а также очистки всей топливной аппаратуры. Они также способствуют легкому запуску двигателя; восстановлению распыла топлива, повышению мощности и динамики дизеля; снижению износа и защите от коррозии деталей топливного насоса высокого давления и форсунок дизеля; более полному и «чистому» горению топлива, снижению его расхода и уменьшению токсичности и дымности выхлопных газов.

Некоторые из вышеперечисленных проблем могут быть вызваны не только загрязнением топливной системы, но и рядом сопутствующих причин. Поэтому перед очистными работами следует провести минимальный объем диагностических и регулировочных работ. Для их проведения требуется специальное оборудование, которое в основном имеется только на специализированных сервисных предприятиях. Необходимо проверить работоспособность электромагнитных клапанов форсунок – пальцем на ощупь или с помощью стетоскопа (срабатывание клапана сопровождается характерными щелчками). Инициировать работу форсунок (отдельной форсунки) можно и на заглушенном двигателе, подав управляющее напряжение на форсунку от внешнего источника, или косвенно – программой – сканером через электронный блок управления. Электропараметры обмотки клапана форсунки можно проверить мультиметром также без ее демонтажа.

Следует помнить, что несоблюдение рекомендаций по проведению очистных мероприятий, инструкции по применению и концентрации используемых очистителей может привести к прямо противоположным результатам и даже к отказу системы питания и всего двигателя.

Вопрос. Как с помощью компрессометра определить техническое состояние двигателя, и какие препараты применять в том или ином случае? Ответ. Значение компрессии ниже предельных значений или ее высокая неравномерность указывают на наличие каких‑то неисправностей в цилиндрах: значительный износ ЦПГ, неплотная посадка (деформация) или прогорание клапанов, повреждение прокладки головки цилиндров, поломка либо закоксовывание (залегание) колец.

...

Компрессометр – автомобильный прибор для замера компрессии в цилиндрах двигателя.

На первом этапе диагностирования ЦПГ необходимо в каждое свечное отверстие залить 20…30 мл моторного масла. Если это дизель, то масло проще заливать через отверстия для свечей подогрева топлива (свечей накаливания).

После этого надо закрыть свечные отверстия сверху ветошью и провернуть двигатель на 3…4 оборота – лишнее масло выбросит из цилиндров, иначе двигатель при ввёрнутых свечах не провернётся их‑за образования гидравлического клина. В случае дизеля ввернуть свечи накаливания и попытаться пустить двигатель, а в случае бензинового двигателя снова замерить компрессию.

Если причиной низкой компрессии было плохое уплотнение («залегание») колец, то у бензинового двигателя компрессия сразу увеличится до 0,9…1,0 МПа, а дизель, если окружающая температура около 0о С или выше, запустится даже со всеми неработающими свечами накаливания.

При «залегании» колец от нагара и необходимости их раскоксовки, можно применить ремонтно – эксплуатационные препараты для безразборного сервиса. Для этого нужно воспользоваться одним из двух способов.

Первый способ применяется в процессе непрерывной эксплуатации и заключается в следующем.

1. Залить в моторное масло мягкую моющую присадку ( FN 093 на основе Fenom, HG 2207 «Мягкий очиститель двигателя»), которая способна за пробег в 150…200 км раскоксовать маслосъемные кольца и очистить их от нагара.

2. Вторая составляющая способа предусматривает добавление уже в топливный бак очищающей присадки ( HG 3234 «Очиститель топливной системы», HG 3236 «Тотальный очиститель системы питания и впускного тракта»), которая, со своей стороны, в процессе эксплуатации будет раскоксовывать компрессионные кольца, удалять нагар с клапанов, очищать рабочую поверхность камеры сгорания.

Если же этот способ не принесет заметных результатов, следует применить второй, более радикальный, включающий следующие операции.

1. Вывернуть все свечи, выставить поршни приблизительно на одну высоту и залить через свечные отверстия в цилиндры один из следующих препаратов: FN 109 «Очиститель карбюратора» или HG 3207 от фирмы Hi‑Gear (допускается использовать аэрозоль HG 5512 «Проникающая защитная смазка»). После этого свечи установить на свои места, а жидкость выдержать в цилиндрах не менее трех часов.

2. По истечении этого времени свечи снова вывернуть и, после продувки цилиндров стартером, ввернуть обратно, а двигатель запустить. После пробега 10…15 км со скоростью около 80 км/ч необходимо сменить масло и фильтр, используя так называемые 5–минутные промывки ( Р 023, FN 055, HG 2205).

3. Для дальнейшей очистки ЦПГ в топливный бак залить состав для мягкой очистки – H G 3222 «Очиститель инжекторов впрыска», а в моторное масло в профилактических целях добавить многофункциональную присадку Hi‑Gear Oil Treatment , способствующую снижению расхода масла на угар.

Эти меры в комплексе позволяют эффективно очистить ЦПГ от образовавшихся отложений и вернуть компрессию на нормативный уровень.

Вопрос: Следует ли вообще применять топливные очистители? Ответ: Наверное, не станет откровением, что главной причиной широкого распространения топливных очистителей у нас в стране стало низкое качество отечественного топлива, как бензинов, так и солярки.

...

Солярка (соляревое масло) ( лат. s olaris – солнечный, араб. s ol – солнце, англ. solar oil – буквально «солнечное масло» или англ. straw oil – «соломенное масло») – технический сленг, обозначающий фракцию нефти, прошедшую щелочную очистку. Служит топливом для тихоходных тракторных, стационарных и судовых дизелей, применяется для пропитки кож в кожевенном производстве, а также при механической и термической обработке металлов, в качестве охлаждающей и закалочной жидкости (см. также «Дизельное топливо»).

Как показывают исследования, топливо в процессе производства, транспортирования, хранения и заправки достаточно интенсивно загрязняется различными примесями, концентрация которых может достигать 630 г/т, но они в большинстве своем улавливаются топливным фильтром. Поэтому, на наш взгляд, проблема крупных загрязнений, накапливающихся в топливном баке, не столь актуальна, как смолистые отложения и нагар в инжекторе, форсунках, на клапанах и вообще в камере сгорания, и в этом случае уже без специальных препаратов не обойтись.

Для продления срока службы деталей топливной аппаратуры до 2…3 раз специалисты рекомендуют периодически использовать моющие присадки – очистители, такие как I njektor Cleaner, Disel Tune‑Up & Cetane Boost ( Hi‑Gear Products, Inc ), F enom Injector Nanocleaner (ООО «Автохимпроект») и др.

Они эффективно восстанавливают мощность и экономичность двигателя, равномерность оборотов холостого хода. Безопасно очищают распылители инжекторов и другие элементы системы питания двигателей от смолистых углеродистых отложений. Облегчают пуск двигателя.

Для твердых углеродистых отложений в камере сгорания необходимы специальные препараты – очистители нагара (антикоксы), такие как Diesel Jet Clean ( Hi‑Gear Products, Inc ), Fast Decocer ( ООО «Автохимпроект») и другие, которые позволяют очищать даже самые загрязненные распылители форсунок от нагара и смолистых отложений. Восстанавливают форму факела распыла топлива и динамику его сгорания. Предотвращают образование нагара в камере сгорания. Смазывают детали системы питания. Устраняют зависание игл форсунок, предотвращают задиры и изнашивание прецизионных плунжерных пар топливного насоса высокого давления (ТНВД). Препятствуют коррозии деталей системы питания и росту бактерий в баке. Значительно улучшают динамику автомобиля и приемистость двигателя.

Вопрос. Как влияют присадки для очистки инжекторов, клапанов и т. д. на топливный фильтр? Каковы сроки замены топливного фильтра при использовании данных присадок?

Ответ. Это зависит от состояния системы питания и, конкретно, топливного бака. Если их состояние удовлетворительное и серьезных проблем нет, а препарат применяется регулярно для профилактики, то срок замены фильтра у него стандартный, примерно через 30 000 км. При наличии проблем, после применения присадок фильтр желательно заменить.

Если после очередной заправки присадки выяснится, что бензин был неудовлетворительного качества, рекомендуется использовать сильнодействующие очистители. Они являются, как правило, сильными растворителями, и после них смена фильтра не требуется.

Можно ли одновременно использовать разные по назначению топливные присадки (очиститель инжекторов, очиститель клапанов, очиститель каталитического конвертора, антифриз – осушитель), чтобы максимально быстро и качественно провести очистку всей топливной системы?

Ответ. Данная операция не рекомендуется, так как синергизм присадок, а также их возможное усиливающее или ослабляющее воздействия недостаточно изучены, и предсказать возможные последствия весьма затруднительно. Лучше применять присадки поэтапно, в зависимости от возникающих проблем или отказов.

Если стоит задача провести комплексную очистку всей топливной системы, рекомендуем использовать высококачественную присадку – очиститель топливной системы.

Вопрос. Как правильно заливать топливные присадки: до заправки или после? Если добавлять после, что изменится?

Ответ. Согласно большинству инструкций по применению топливных присадок, они заливаются «в практически пустой бак», однако строго следовать данной рекомендации не советуем, так как это может привести к попаданию воздуха в топливную магистраль и работе топливного насоса «вхолостую», а также к неожиданной остановке двигателя из‑за полной выработки топлива.

Безопаснее заливать топливную присадку (очиститель, октан – корректор и т. д.) на АЗС, в примерно наполовину заполненный бак и обязательно сразу же заправлять топливом до полного бака. Это способствует равномерному распределению состава в топливном баке за счет струи топлива при заправке. В этом случае присадка начнет эффективно работать практически сразу же после заправки.

Вопрос. В чем отличие очистки инжекторов в автосервисе и применения специальных присадок «очистителей инжекторов» и «очистителей топливной системы»?

Ответ. Сервисные центры рекомендуют проводить очистку топливной системы на стационарных установках с применением специальных очищающих препаратов. Однако и там часто бывают случаи, когда после очистки инжектора на автомобиле с большим пробегом проблемы только усугубляются.

Профессиональная очистка инжекторов в автосервисе – процедура весьма дорогостоящая, однако если она делается правильно, то весьма эффективная. В то же время, часто после очистки инжекторов в автосервисе, буквально через короткое время, автовладелец зачастую вынужден обращаться туда повторно с той же проблемой – засорились инжекторы. Причина тому, как правило, отложения в баке и топливной системе. При прочистке инжекторов на сервисе отключается штатная система подачи топлива, и очищающая топливная смесь подается специальным оборудованием непосредственно на очищаемые инжекторы. После очистки подключается штатная топливная система, а значит, если бензобак и топливные магистрали не подвергались очистке, то углеродистые отложения, находящиеся в них, начинают снова поступать в инжекторы, засоряя их через достаточно короткий промежуток времени. Поэтому для реальной очистки топливной системы нужно начинать с промывки бензобака, а уже потом инжекторов.

Если говорить об ультразвуковой очистке инжекторов, то это дорогостоящая и скорее ремонтная операция для данного конкретного узла, нежели очистка топливной системы. При этой операции не подвергаются очистке основные элементы топливной системы, клапаны и т. д. Если они загрязнены, то очистка одних инжекторов ничего не даст. Нужно будет затем прочищать всю топливную систему, включая бензобак, а также менять топливный фильтр. В целом «процедура» обойдется очень дорого.

Специализированные очистители топливной системы работают, начиная с топливного бака, аккуратно растворяя отложения, которые вместе с топливом через инжекторы (форсунки в дизеле) поступают в камеру сгорания и дожигаются. Параллельно идет очистка всей топливной системы, клапанов и самих инжекторов.

Существуют специализированные присадки – очистители клапанов, но и они, как правило, имеют комплексное действие и очищают всю систему питания.

Поэтому, можно посоветовать: регулярно применять более мягкие очистители топливной системы, как для бензиновых, так и для дизельных двигателей, например препараты Fuel System & Valves Cleaner ( Hi‑Gear Products, Inc ), F uel System Cleaner ( Step Up Brends Inc .) или аналогичные, выбирать проверенные АЗС, а также чаще менять топливные фильтры.

Антигели (депрессорные присадки к дизтопливу)

На российском рынке среди всех присадок, применяемых к дизельному топливу, наибольшее распространение имеют депрессорные присадки и диспергаторы парафинов. Использование депрессорных присадок является наиболее эффективным и перспективным путем повышения низкотемпературных свойств дизельного топлива и более рациональным и безопасным методом, чем добавление в них керосина или тем более бензина. Депрессорные присадки позволяют снизить допустимую температуру эксплуатации любого дизельного топлива, лимитируемую предельной температурой фильтруемости, на 10…20 °C, а также повысить эффективность топлива за счет вовлечения в состав более тяжелых фракций.

...

Температура фильтруемости (предельная)  – температура, при достижении которой дизельное топливо забивает фильтр и перестает поступать в топливный насос высокого давления.

Следует отметить, что зимняя эксплуатация дизельного двигателя начинается с тех пор, как температура окружающей среды опускается до +5 °C. С этой температуры, если не предпринять соответствующих мер, появляются сложности с его запуском и эксплуатацией.

Условия эксплуатации дизельной техники в России дополнительно сопряжены с рядом особенностей, накладываемых качеством производимого и поставляемого на заправочные станции отечественного дизельного топлива. Из экономических соображений нефтеперерабатывающие заводы выпускают в основном летнее дизтопливо, составляющее около 90 % общего объема производства. На зимнее дизтопливо приходится менее 10, а на арктическое вообще около 1 %.

Поэтому в холодное время года нельзя быть абсолютно уверенным, что на АЗС под видом зимнего топлива не продается смесь зимнего и летнего или вообще чистое летнее топливо, что наиболее вероятно в осенний период (табл. 21).

Таблица 21. Фракционный состав (%) различных видов дизтоплива

Летнее дизтопливо отличается от зимнего большей концентрацией так называемых длинноцепочных молекул парафинов, которые начинают кристаллизоваться уже при положительных температурах (табл. 22). Помутнение дизельного топлива свидетельствует о том, что парафины начали выпадать в осадок.

Таблица 22. Характерные температуры дизельного топлива

...

Температура помутнения – температура, при которой в охлаждаемом в стандартных условиях масле или дистиллятном топливе появляется облако кристаллов парафина. Характеризует тенденцию вещества забивать фильтры или небольшие отверстия в холодную погоду.

Однако для дизельного двигателя наиболее важным является параметр предельной фильтруемости, так как при помутнении топливо еще способно проходить через фильтры. В этих условиях двигатель, хотя и с некоторыми перебоями, но продолжает работать до тех пор, пока не начнется агломерация – соединение молекул парафинов. Как только парафиновые агломераты достигнут размеров, сопоставимых с диаметром микропор фильтра тонкой очистки топлива, он будет заблокирован белым парафиновым гелем (рис. 29).

Рис. 29. Топливный фильтр дизеля, заблокированный парафинами

Дальнейшее охлаждение топлива до температуры застывания приведет к тому, что все содержащиеся в дизтопливе парафины полностью кристаллизуются и лишат его жидкотекучести (рис. 30).

Рис. 30. Блокировка парафинами топливного фильтра

В результате, горючее не будет поступать в цилиндры, двигатель перестанет работать, а все попытки запустить его будут безуспешны. Температуру, при которой фильтр перестает пропускать топливо, называют температурой предельной фильтруемости.

Значительно уменьшить содержание в дизтопливе длинномерных парафинов можно еще при перегонке нефти, когда для отгонки дизтоплива вместо температуры 180…360 оС применять температуру около 320 оС. В этом случае длинноцепочные парафины в топливо не попадут, но такого дизельного топлива получится почти в полтора раза меньше, а по стоимости оно окажется значительно дороже.

Также можно применять технологию депарафинизации, при которой с помощью карбамида или специальных молекулярных фильтров – цеолитов, происходит механическое отделение длинномерных парафинов.

Наиболее распространен в России более дешевый способ – применение специальных депрессорных присадок (антигелей). Молекулы депрессора оседают на кристаллах парафина (рис. 31) и не позволяют им срастаться в агломераты с размерами более 3…5 мкм, которые будут задерживаться топливными фильтрами и приводить к отказу топливной системы двигателя. С понижением температуры, наоборот, молекулы депрессорной присадки создают искусственные очаги кристаллизации парафинов, притягивая их к себе. В обоих случаях кристаллов парафина оказывается больше, чем в солярке без депрессора (рис. 32). При этом размеры кристаллов намного меньше, и они не так быстро забивают фильтр тонкой очистки (рис. 33).

Рис. 31. Кристалл парафина, покрытый защитным, антиагломератным депрессорным веществом антигельной присадки

Рис. 32. Прохождение через топливный фильтр мелких частиц парафина, обработанных депрессорной присадкой

Присадка – антигель препятствует замерзанию топлива в топливопроводе и не дает забиваться фильтрам тонкой очистки. Кроме этого, эта присадка связывает воду из топлива.

Рис. 33. Дизельное топливо до (а) и после (б) применения антигеля

Депрессорные присадки (депрессия – понижение) к дизельному топливу (антигели) в основном состоят из алифатических и ароматических дистиллятов нефти, полимеров метакриловой кислоты или сополимеров этилена с винилацетатом.

Например, компания BASF поставляет на российский рынок депрессоры, основой которых являются сополимеры этилена с винилацетатом (торговая марка Keroflux ).

Часто продаются топливные препараты с несколькими функциональными возможностями (например, diesel antigel & conditioner ), что подразумевает наличие в присадке специальной добавки – кондиционера, способствующей нормализации и других свойств топлива, например цетанового числа.

Встречаются и более универсальные присадки ( diesel fuel treatment ), содержащие в себе обширный пакет функциональных возможностей. Они способны препятствовать превращению топлива в гель, очищают фильтры и форсунки двигателя, улучшают пуск двигателя при отрицательных температурах, снижают дымность, обеспечивают сепарацию воды и т. д.

Для улучшения стабильности топлива в процессе хранения при низких температурах вместе с депрессорными присадками используют также диспергаторы парафинов. Их применение, за счет взаимодействия с «модифицированными» парафинами, обеспечивает образование еще более мелких кристаллов с низкой склонностью к осаждению.

Ассортимент депрессорных присадок, представленных на отечественном рынке автохимии, очень разнообразен и при покупке необходимо ориентироваться не столько на название или производителя, сколько на описание или инструкцию по их применению.

При использовании антигелей следует помнить о следующем:

− универсальные присадки для улучшения низкотемпературных свойств дизтоплива менее эффективны, чем специальные антигели, так как снижается концентрация депрессорной присадки;

− оптимальная концентрация антигеля указана в инструкции, увеличение концентрации не улучшает свойства дизтоплива и положительного эффекта не обеспечивает;

− температура фильтруемости дизтоплива важнее температуры его замерзания;

− эффективность антигеля в значительной степени зависит от качества используемого дизтоплива (цетанового числа, температурных параметров и т. д.). При одновременном использовании сразу нескольких топливных препаратов необходимо учитывать их совместимость, чтобы избежать возможного антагонистического эффекта составляющих их различных поверхностно – активных веществ.

Вопрос. Можно ли с помощью антигеля растопить застывшее дизельное топливо?

Ответ. Антигели способны модифицировать лишь растворенные парафины, поэтому антигели следует вводить перед заправкой топлива, вызывающего сомнение, или до того, пока оно еще не успело загустеть. Они должны добавляться при температуре, как минимум на 10 оС превышающей температуру помутнения.

В случае сомнений по поводу качества заправленного дизельного топлива можно использовать смесь летнего топлива и керосина. Например, при температуре воздуха от —20 до —30 оС рекомендуется применять смесь, состоящую из 80…90 % летнего топлива и 10…20 % керосина. При этом не стоит особенно опасаться за износ деталей, так как даже длительная эксплуатация дизеля на такой смеси не опасна.

В экстренном случае вместо керосина в дизельное топливо можно добавить и бензин, но тогда следует иметь в виду, что дизтопливо является еще и смазкой для деталей топливного насоса и форсунок, а долив бензина снижает его смазывающие свойства.

Цетан-корректоры

Важнейшей характеристикой качества дизельного топлива является цетановое число, причем требования к цетановому числу в последние годы постоянно повышаются.

Цетановое число дизельного топлива характеризует воспламеняемость и кинетику горения топлива в дизеле. При низком цетановом числе (менее 40) велика продолжительность периода задержки воспламенения, горение происходит интенсивнее, давление в камере сгорания нарастает быстрее, что приводит к «стуку», повышенному износу и снижению ресурса двигателя. С увеличением цетанового числа жесткость процесса горения дизтоплива уменьшается, однако снижается его эффективность.

Цетановое число дизтоплива в первую очередь определяется фракционным составом и показателями его испаряемости. В отличие от требований Всемирной хартии производителей топлива (ВХПТ), где существуют 3 категории дизельного топлива с различным цетановым числом, в России всё поставляемое на продажу топливо имеет значение цетанового числа равное 45 ед. (табл. 23).

Таблица. 23. Требования к значению цетанового числа (ед., не менее)

При этом категория 1 ВХПТ определяет уровень цетанового числа в странах с пониженными требованиями, категория 2 – со строгими требованиями и категория 3 – с повышенными требованиями к выбросам двигателей. Сопоставление показателей цетанового числа ВХПТ с требованиями ГОСТ 305—82, действующими в России, указывает на то, что уровень отечественных экологических требований даже ниже категории 1.

Одним из способов решения проблем, связанных с низким цетановым числом отечественного дизельного топлива, является применение специальных цетаноповышающих добавок, или корректоров.

При этом цетаноповышающие присадки к дизельному топливу обладают следующими основными свойствами:

– повышают цетановое число дизтоплива на 5…6 ед.;

– улучшают мощностные характеристики и повышают динамику работы двигателя;

– повышают пусковые свойства дизеля, особенно в условиях низких температур;

– снижают расход топлива на 2…5 % в зависимости от режима работы и качества применяемого дизтоплива;

– уменьшают влияние серы, содержащейся в дизтопливе, снижая интенсивность коррозии деталей топливной системы и цилиндропоршневой группы дизеля;

– снижают дымность отработавших газов до 15…30 %, а токсичность по содержанию оксидов азота (NОх) до 20 %;

– препятствуют образованию нагара и лаковых отложений на распылителях форсунок, поршнях, пусковых свечах накаливания, клапанах и стенках камер сгорания;

– создают на внутренних поверхностях топливной системы (топливный бак, трубопроводы, топливный насос высокого давления, форсунки и т. д.) защитные антиокислительные пленки, обеспечивающие их дальнейшую чистоту и надежность работы дизеля;

– увеличивают срок службы и уменьшают износ двигателя.

Ужесточение требований к цетановому числу дизельных видов топлива (53 ед. с 2005 года по европейскому стандарту EN 590 «Топливо дизельное автомобильное») привело к увеличению спроса на цетаноповышающие добавки (присадки), которые выпускаются как самостоятельно, так и в составе многофункциональных пакетов присадок.

Например, использование цетаноповышающей присадки Kerobrisol EHN производства BASF является эффективным способом повышения цетанового числа дизельного топлива (на 6 и более единиц). Исходя из соотношения эффективности и стоимости, в качестве компонента для повышения цетанового числа используется 2–этилгексилнитрат ( EHN ). Присадка Kerobrisol EHN может использоваться в широком интервале дозировок – от 200 до 2000  ppm , в зависимости от цетанового индекса базового топлива и требуемого уровня повышения цетанового числа.

Так, для повышения эффективности сгорания дизтоплива используют многокомпонентную композицию, в состав которой в качестве одного из компонентов входят соли магния, кальция, марганца, меди или алюминия, в качестве другого – различные поверхностно – активные вещества, а в качестве третьего – стабилизирующие и солюбилизирующие (растворяющие) компоненты, которые способствуют хорошей растворимости композиции в дизельном топливе.

Вопрос. Можно ли заливать в новый турбо – дизель топливные присадки, содержащие кондиционеры металла, например ER или SMT 2 ?

Ответ. Можно, и даже нужно. Кондиционеры металла оказывают положительное влияние на узлы и детали, увеличивая срок их службы и эффективность эксплуатации.

Более того, как было указано ранее, антифрикционный кондиционер металла « Energy release » (« ER ») был разработан специально для турбин реактивных двигателей и других узлов и механизмов, работающих в сверхтяжелых условиях, когда обычные смазочные материалы не обеспечивали необходимых свойств.

Антидымные препараты

На первом месте по количественному содержанию и степени отрицательного воздействия на человека, животный и растительный мир стоят газообразные выбросы мобильной техники. В глобальном масштабе автотракторным парком выбрасывается в атмосферу 20…27 млн т оксида углерода (II), 2…2,5 млн т углеводородов, 6…9 млн т оксидов азота, 200…230 млн т оксида углерода (IV), а также до 100 тыс. т сажи. В Российской Федерации только дизели тракторов и комбайнов выбрасывают свыше 5 млн т вредных веществ в год (табл. 24).

Таблица 24. Выбросы дизелей мобильной техники в России

В отличие от промышленных и автотранспортных выбросов, загрязняющих атмосферу, выбросы мобильной сельскохозяйственной техники распространяются, хотя и неравномерно, но на все обрабатываемые площади. При этом загрязняющие вещества попадают в атмосферу на высоте до 4 м от уровня почвы, что повышает их экологическую опасность.

На величину выбросов вредных веществ с отработавшими газами (ОГ) большое влияние оказывает техническое состояние двигателя, например, в дизелях любая неисправность элементов системы топливоподачи повышает дымность ОГ, а выработка моторесурса двигателя увеличивает выброс токсичных веществ (табл. 25). Так, из‑за износа деталей цилиндропоршневой группы дымность может увеличиться в два раза.

Наиболее опасны для человека, животного и растительного мира сажа, бензапирен, оксиды азота, альдегиды, оксид углерода (II) и углеводороды. Степень их воздействия на организм человека зависит от концентрации вредных соединений в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: I – й – чрезвычайно опасные; II – й – высокоопасные; III – й – умеренно опасные; IV – й – малоопасные. Из веществ, содержащихся в ОГ, к первому классу опасности принадлежит бензапирен. Он опасен даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством аккумулироваться в организме до критических концентраций.

Для каждого компонента ОГ существуют предельно допустимые концентрации (ПДК), определяемые из принципа полного отсутствия их воздействия на человека. ПДК основных токсичных компонентов ОГ и их классы опасности представлены в табл. 25.

Таблица 25. Предельно допускаемые концентрации основных токсичных выбросов выхлопа дизеля

Одно из первых мест в общем уровне токсичности занимает сажа, так как, во – первых, ее выбросы значительны (определяют повышенную дымность) и достигают по массе 1 % от расхода топлива, во – вторых, она выступает в роли накопителя ПАУ. Так, выбросы сажи дизелем 6Ч 15/18 в смену достигают 1,2…1,6 кг, а дизелем 6Ч 13/14 – до 3 кг. Наличие сажи в ОГ приводит к появлению неприятных ощущений, загрязненности воздуха и ухудшению видимости. Частицы сажи высокодисперсны (диаметр 50…180 нм, масса не более 10—10 мг), поэтому они долго остаются в воздухе, проникают в дыхательные пути и пищевод человека. Подсчеты показывают, что частицы сажи размером до 150 нм могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии около восьми суток. Если относительно крупные частицы сажи размером 2… 10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 50…200 нм задерживаются в легких и вызывают аллергию.

Высокое содержание сажи (20…90 %) является обычным для частиц в ОГ дизельных двигателей. Частицы сажи сформированы в так называемой газовой стадии и вызваны неполным процессом сгорания. При этом частицы меньше 50 нм, обнаруживаемые в дизельной эмиссии, в основном образованы из серы, которая все еще входит в состав дизельного топлива.

Бензапирен относится к группе полициклических ароматических углеводородов, отличающихся высокой канцерогенностью, и является среди них наиболее опасным. Данное вещество в 3 млн раз токсичнее оксида углерода (II) и в 40 тыс. раз – оксидов азота.

Проблема предотвращения загрязнения окружающей среды канцерогенными ПАУ выходит за рамки крупных промышленных городов. Повышенное содержание бензапирена наблюдается повсеместно, причем отмечено сезонное колебание концентрации бензапирена в почве сельскохозяйственных полей. Опасность подобного загрязнения заключается в возможности перехода бензапирена в возделываемые культуры, а затем в организм человека. Наибольшее его количество найдено в пробах кочанной капусты (15,6…24 мкг/кг), наименьшее – в пробах помидоров (0,22 мкг/кг). В хлебном зерне его содержится от 0,68 до 1,44 мкг/кг.

Среди вредных соединений ОГ дизелей оксиды азота являются одними из наиболее токсичных выбросов после бензапирена (NOx в 75 раз токсичнее оксида углерода (II)).

Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, остаются в легких в виде азотной и азотистой кислот, образующихся в результате их взаимодействия с влагой верхних дыхательных путей. Опасность воздействия оксидов азота заключается в том, что отравление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем каких‑либо нейтрализующих средств нет.

Важность мероприятий, направленных на уменьшение содержания оксидов азота в ОГ двигателей, объясняется как отрицательным влиянием на здоровье людей, так и тем, что они являются причиной образования смога, выпадения кислотных дождей.

Оксид углерода (II) является одним из основных нормируемых параметров, так как составляет значительный объем токсичных соединений, входящих в ОГ дизелей. Попадая в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью. Он вытесняет кислород из крови и образует с гемоглобином стойкое соединение – карбоксигемоглобин. Вступая в реакцию с гемоглобином крови, СО блокирует его возможность снабжать организм кислородом. В результате этого у человека наступает удушье, нарушаются функции центральной нервной системы, возможна потеря сознания.

Наибольшей опасности отравления оксидом углерода (II) подвергаются люди, находящиеся в закрытых, плохо проветриваемых помещениях

рядом с работающим двигателем. Опасно также находиться в кабине транспортного средства с негерметичной системой выпуска ОГ.

Из огромного количества углеводородных соединений различных классов наиболее активную роль в образовании смога играют олефины. Вступая в реакции с оксидами азота под воздействием солнечного облучения, они образуют озон и другие фотооксиданты – биологически активные вещества, вызывающие раздражение глаз, горла, носа, заболевания этих органов у человека и наносящие ущерб растительному и животному миру.

В России действуют природоохранные стандарты ГОСТ 17.2.2.05–97 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин» и ГОСТ 17.2.2.02–98 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин» (введены в действие соответственно с 01.06.1999 г. и 01.01.2000 г.). Стандарты в части методов определения дымности и выбросов оксидов азота, оксида углерода и углеводородов в основном соответствуют международному стандарту ИСО 789/4—86 «Сельскохозяйственные тракторы. Методы испытаний. Часть 4. Измерение дымности отработавших газов» и Правилам ЕЭК ООН № 96 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения дизелей для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах в отношении выброса этими дизелями загрязняющих веществ». В то же время установленные этими государственными стандартами нормы выбросов и дымности менее жесткие, чем регламентированные Правилами № 96 на дизели, предназначенные для установки на сельскохозяйственные и лесные тракторы.

Существующие предельные значения выбросов в странах Евросоюза приведены в нормативах « Euro -1, 2, 3, 4, 5» (табл. 26).

Табл. 26. Нормы выбросов токсичных компонентов отработавших газов дизельных двигателей, г/кВт×ч

* – В Россия с 1 января 2008 г.;

** – Для двигателей рабочим объемом менее 0,75 л и максимальным числом оборотов свыше 3000 мин -1 ;

*** – Неметановые углеводороды.

Заметного снижения выбросов транспортными средствами вредных веществ в России можно ожидать лишь в случае поступления на отечественный рынок техники, соответствующей требованиям « Euro -2» и « Euro -3».

Антидымные препараты автохимии выпускаются для применения в качестве присадок к топливу и добавок к моторным маслам. В целом препараты этого класса предназначены для уменьшения дымности выхлопа двигателя, повышения компрессии, а также снижения угара масла и шумности работы двигателя.

При этом топливные препараты выполняют функции, в основном характерные для различных очистителей топливных систем двигателя, такие как улучшение процесса сгорания топлива, очистка отложений в топливной системе и снижение нагарообразования.

Масляные присадки направлены на раскоксовывание поршневых колец и камеры сгорания двигателя, стабилизацию вязкости моторного масла, образование защитных антифрикционных слоев, повышающих компрессию в двигателе.

Использование в дизельных видах топлива в качестве антидымных присадок соединений, содержащих ионы – комплексообразователи кобальта, церия, титана, железа, меди, никеля в концентрации 0,2 %, позволяет снизить содержание сажи в отработанных газах с 3,24 до 2,2 г/кг (на 38 %), а также оксидов азота с 29,6 до 16…24 г/кг. Значительному снижению эмиссии частиц сажи с отработавшими газами способствует введение в дизельное топливо соединений меди, никеля, церия в концентрации 0,025…0,18 г/л вместе с жидкими углеводородами в количестве 0,8…13 мл/л. Имеются предложения по использованию бифункциональной присадки к топливу для уменьшения коррозии и сажеобразования в отработавших газах. Она содержит соли железа, марганца, меди с алифатическими сульфокислотами С12—С30, соли кальция и бария с алифатическими и ароматическими кислотами.

Антидымная добавка к дизельному топливу снижает дымообразование путем выжигания сажи и продуктов химического недожога в камере сгорания до окончания сгорания основной массы топлива и начала процесса расширения рабочей смеси.

Среди металлсодержащих присадок к топливу, обладающих противодымным эффектом, главное место принадлежит солям органических кислот. С повышением содержания металла, т. е. зольности, растет эффективность противодымных присадок к топливу.

При использовании металлсодержащих присадок в пламени происходит интенсивная ионизация металлов. При этом ионы металлов, как в ламинарном, так и в диффузионном пламени, снижают скорость зародышеобразования частиц сажи и ее коагуляции. В результате этого либо уменьшается количество образовавшейся сажи, либо значительно снижается размер частиц, что способствует более полному их выгоранию. Этот механизм наиболее характерен для металлов первой группы периодической системы, но проявляется также и при использовании пластичных металлов, таких как медь, свинец, олово, никель.

Одним из путей уменьшения вредных выбросов в отработавших газах автомобиля является введение в дизельное топливо наноразмерных частиц оксида церия. Соответствующая технология « Fuel Borne Nanocatalyst» разработана английской фирмой « Oxonica» при Оксфордском университете. Специалисты фирмы создали добавку в топливо « Envirox », представляющую собой наноразмерные частицы оксида церия в органической основе. Находясь в составе топлива, эти частицы обеспечивают более полное сгорание углеводородов и уменьшение количества вредных выбросов. Рабочая концентрация оксида церия в топливе – 5 ppm (миллионных долей на литр), т. е. на железнодорожную цистерну топлива достаточно 150…200 г нанопорошка. Эффект от применения добавки « Envirox» – экономия топлива до 10…15 % и резкое снижение содержания оксидов азота. Филиппинская топливная компания « Independent Philippine Petroleum Co.» с марта 2005 года производит и реализует экологически чистое топливо « Diesel Premium Plus» .

Аналогичные работы по изучению каталитических свойств наночастиц оксидов церия и циркония ведутся в Брукхейвенской национальной лаборатории Управления энергетических исследований и разработок США. В марте 2006 года на очередном Национальном семинаре Американского химического общества было показано, что наночастицы оксидов, попадая на поверхность каталитического конвертера, действуют как буфер, поддерживающий каталитическую эффективность на одном и том же уровне, независимо от режимов работы двигателя.

Наиболее эффективно применение антидымных присадок после комплексной обработки двигателя с помощью различного рода очистителей топливной системы комплексного действия с целью длительного поддержания и усиления эффекта восстановления технико – экономических параметров двигателя.

Для снижения содержания несгоревших твердых частиц в отработавших газах предлагается добавлять в дизельное топливо соли марганца в сочетании с солями меди, а для улучшения процесса горения – соли марганца, меди, свинца, кобальта, цинка, церия, никеля, а также поверхностно – активные вещества и парафины.

При применении солей железа их растворяют в воде до получения растворов с концентрацией катионов железа 10 %, а затем проводят осаждение. Полученный осадок отфильтровывают, тщательно промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 105 оС.

Бактерицидные препараты и антиобледенители

Наличие в топливе влаги, вследствие нарушения условий его хранения и транспортировки, а также образование конденсата в топливной системе и нефтехранилищах приводят к биоповреждению топлива и, в результате, к нарушениям в работе двигателя – затруднению или невозможности его пуска, повышенной коррозии поверхностей (рис. 34) и увеличению нагарообразования.

Чистоту дизельного топлива определяют в лабораторных условиях по коэффициенту фильтруемости (ГОСТ 1906—73), который определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно его топливной системы. На фильтруемость топлива влияет наличие в нем механических примесей, воды, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот. Коэффициент фильтруемости находится как отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении 1/10 доли фильтруемого топлива к первой. Дизельное топливо различных марок имеет коэффициент фильтруемости от 2 до 3.

Рис. 34. Металлическая сетка фильтрующего элемента: до (слева) и после (справа) коррозии

Топливо загрязняется водой в резервуарах и трубопроводах, которые часто используются для хранения различных нефтепродуктов. Микробное загрязнение топлива особенно часто происходит в резервуаре, на дне которого присутствует вода. Заражение топлива происходит путем проникновения бактерий и грибков извне с воздухом или водой, а также вследствие контакта с зараженным ранее топливом. Основное условие развития микрофлоры в топливе – наличие в нем воды со следами минеральных солей и положительная температура. Интенсивность и степень микробиологического окисления нефтепродуктов напрямую зависят от их углеводородного состава. Топливо, состоящее из линейных молекул углеводородов, разрушается интенсивнее, чем состоящее из более разветвленных изомеров. Углеводороды алифатического (парафинового) вида чаще менее биостойкие, чем ароматические, вследствие этого топливо, содержащее в основном парафиновые углеводороды, может разрушаться микроорганизмами быстрее, чем топливо с большим количеством ароматических соединений. Следовательно, легкие дистиллятные виды топлива (бензины) – более биостойкие по сравнению с дизельным топливом.

Бензины способны растворить при 20 оС от 0,01 до 0,04 % воды. Так как компоненты бензина являются неполярными соединениями, а вязкость их достаточно мала по сравнению с водой, то наблюдается рост микрокапель растворенной влаги также за счет более высокой плотности накапления ее в донной части резервуаров и баков.

В процессе хранения такого топлива содержание антиокислительных присадок в нем снижается за счет вымывания их водой. Она экстрагирует антиокислители, вследствие чего снижается октановое число бензина.

Если топливо абсолютно сухое, то развитие микроорганизмов в нем не наблюдается. Однако в реальных условиях эксплуатации, а также при транспортировке и хранении избежать попадания в него влаги практически невозможно. При этом наличия в топливе всего 0,01…0,02 % воды и даже так называемых «следов» влаги уже вполне достаточно для начала размножения микроорганизмов.

В топливе встречаются более 45 видов различных бактерий и около 20 видов различных грибков. Микроорганизмы распространяются вдоль поверхности раздела вода – топливо и живут в воде, питаясь топливом. Основными микроорганизмами, вызывающими биоповреждения топлива, являются бактерии родов Pseudomnas, Nicroсоссиs, Мiсоbacterium , а также грибы Сlаdosporium, Аsреrgillus, Репicillum, Аlternaria и др. При этом чаще других в нефтепродуктах обнаруживают бактерии Рs. aerugenosa и грибы Сlаdosporium. resinae («керосиновый гриб»).

Биоповреждения топлива связаны с микробиологическим ферментативным окислением углеводородов с образованием органических кислот, обладающих поверхностно – активными свойствами и эмульгирующих топливо. Внешне это проявляется в виде помутнения топлива вследствие образования побочных продуктов жизнедеятельности микробов, которые увеличивают растворимость воды в топливе (рис. 35).

Рис. 35. Внешний вид топлива до (слева) и после (справа) биоповреждения

Микробиологическая коррозия происходит в результате выделения бактериями сероводорода, который растворяется в топливе и вызывает сильную точечную коррозию топливных баков и трубопроводов. Микроорганизмы оседают на дне резервуаров и образуют слой, который способствует микробиологической коррозии. Осадок загрязняется жизнеспособными микробами и грибками и служит постоянным источником инфицирования. Различные добавки и присадки в дизельном топливе, особенно содержащие азот и фосфор, усваиваются микроорганизмами, и их эффективность снижается.

В зависимости от степени поражения топлива различают следующие проявления биоповреждений:

– скопление в нижней части топливных резервуаров воды с различными загрязнениями, включая бактериальную слизь;

– ухудшение качества топлива, включая образование стойких эмульсий типа «вода в масле», повышение кислотности, изменение внешнего вида (цвета и запаха) топлива, загрязнение взвешенными частицами мицелия и слизи, разложение присадок и добавок;

– образование отложений из осадков мицелия и колоний бактерий на внутренних стенках топливных систем и баков, блокирование загрязнениями трубопроводов и фильтров, в результате чего возможен отказ двигателей;

– интенсивное развитие коррозии металлов в донной части, в особенности на границе раздела топливо – вода, и в других местах, где скапливается водный шлам;

– разрушение и отслоение защитных покрытий в местах скопления колоний микроорганизмов, разрушение метаболитами уплотнительных устройств и др.;

– возникновение кожных, аллергических и других заболеваний у персонала, контактирующих с нефтепродуктами, зараженных микроорганизмами.

В общем случае, профилактика топлива от биоповреждений прежде всего, заключается в защите от попадания влаги – своевременное его осушение и удаление скопившейся воды из донной части баков и резервуаров, соблюдение санитарно – гигиенических мер хранения топлива и использование специальных антимикробных присадок (биоцидов). Защита топлива от обводнения состоит в максимальном исключении его контакта с атмосферным воздухом, особенно влажным, применении специальных адсорбирующих влагу препаратов типа силикагеля, регулярной фильтрации и т. д. Наилучшие результаты по очистке и обеззараживанию топлива обеспечивают сверхтонкие фильтры (мембраны, в том числе на основе нанотехнологий), термическая и радиационная пастеризация и стерилизация, отличающиеся интенсивностью применяемого излучения.

При этом наиболее распространенные химические средства защиты – бактерицидные присадки, не должны снижать качество горения и энергетические характеристики топлива. Вследствие этого антимикробные препараты, применяемые, например, для защиты от биоповреждений полимерных и органических материалов, не пригодны для защиты топлива. Среди многочисленных испытанных присадок наилучшими антимикробными свойствами обладает монометиловый эфир этиленгликоля с добавкой этиленгликоля в концентрации 0,1 %. Другой антимикробной присадкой является диметилалкилбензиламмоний хлорид (алкил С17—С20), относящийся к классу четвертичных аммониевых соединений и обладающий значительными поверхностно – активными свойствами. Этот препарат эффективно используется для обеззараживания топливных систем и хранилищ после слива топлива.

В авиационной промышленности широко применяется бактерицидная обработка топлива при помощи присадки AMERSTAT 25, а также ряд противоводокристаллизационных жидкостей (ПВКЖ), которые снижают температуру кристаллизации воды в топливе на больших высотах и обладают некоторым биоцидным действием.

Для обеззараживания дизельного топлива и профилактики его заражения в России разработана промышленная добавка на основе производных изотиазолона и некоторые другие, которые в основном применяются в топливохранилищах и при производстве топлива на заводе.

Бактерицидные препараты розничной автохимии для защиты топлива от заражения в России не производятся. Из известных зарубежных препаратов – это антибактериальные присадки в дизельное топливо американской компании S tarBrite Europe Inc., французской фирмы M otul S. A и немецкой фирмы Liqui Moly GmBH .

Присадка Anti‑Bakterien‑Diesel‑Additiv (фирмы Liqui Moly GmbH ) содержит высокоэффективный биоцид с широким спектром действия против бактерий, дрожжевых и плесневых грибков и предназначена для защиты дизельного топлива при его хранении. Данный биоцид не образует при сгорании коррозионно – активных веществ и одобрен ведущими производителями двигателей.

Присадка добавляется в дизельное топливо в профилактических целях для предотвращения его поражения при хранении либо в уже пораженную топливную систему или топливохранилище. Присадка добавляется из расчета 1:1000, т. е. одного литра присадки достаточно для защиты тысячи литров топлива. Присадка наиболее эффективна для техники, которая долгое время, например в зимний период, не эксплуатируется, что характерно для средств малой механизации, садовой и лодочной техники.

Стабилизатор бензина Benzin‑Stabilisator используется в качестве консерванта топлива и топливной системы 2– и 4–тактных бензиновых двигателей газонокосилок, бензопил, двухколесных транспортных средств, а также при зимнем хранении топлива в металлических емкостях сроком более двух недель.

В нашей стране и за рубежом выпускается множество препаратов, направленных на связывание и удаление влаги из топлива, – это так называемые вытеснители воды и антиобледенители. Они не только повышают функциональные и антиизносные свойства топлива, предотвращают образование льда в топливной системе двигателя, но и значительно снижают опасность биологического повреждения дизельного топлива и бензина, в которых они применяются.

Вопрос. Как бороться с влагой в топливе?

Ответ. Вода, как известно, тяжелее бензина и скапливается на дне бензобака. Бензонасос подает топливо со дна и поэтому затягивает в систему в первую очередь, воду, которая не может пройти через смоченный топливом фильтр, вследствие чего образуется водяная пробка и двигатель не запускается. При отрицательных температурах, вода замерзает и, соответственно, бензонасос не подает топливо в камеру сгорания. В случае неполного промерзания в топливе образуются кристаллики льда, которые все же подаются насосом в топливную магистраль. При этом может «забиться» топливный фильтр, и тогда двигатель начинает работать с перебоями из‑за неравномерной подачи топлива и наличия в нем воды.

Для борьбы с подобными явлениями служат специализированные присадки – антифризы – осушители ( не путать с антифризами для системы охлаждения! ) или, как их еще называют, «удалители влаги», а также специализированные «зимние» очистители инжекторов (форсунок).

...

Антифриз – охлаждающая, замерзающая при низких отрицательных температурах жидкость, применяемая в системах охлаждения двигателей машин на основе водного раствора этиленгликоля с добавлением присадок; в зависимости от содержания этиленгликоля получают жидкости с различной температурой замерзания.

Состав данных присадок – 85…95 % из изопропилового спирта, остальное – антикоррозионные присадки, разного рода очистители и растворители. Изопропиловый спирт смешивается с водой в бензобаке и эта азеотропная смесь при движении уже самостоятельно перемешивается в топливе, проходит через фильтры и безвредно сгорает в двигателе. Спирт растворяет уже образовавшийся лед.

С той же целью можно заливать чистый спирт, но водно – спиртовые смеси весьма коррозионно – активные, поэтому у антифризов – осушителей более сложный состав.

Вопрос. Что делать, если дизель на морозе не заводится и есть подозрение, что топливо все же «замерзло»?

Ответ. А нтигель в данном случае уже не поможет, так как дизтопливо «замерзло» не только в баке, но и в фильтрах. Здесь на помощь может прийти «Размораживатель дизельного топлива». Однако он не вводится непосредственно в бак, и инструкция по его применению достаточно сложна. Но если другого варианта нет, то это реальный и, вероятно, единственный выход из создавшейся ситуации.

Основная рекомендация – профилактическая, т. е. не допускать такой ситуации и заблаговременно использовать «Антигель», еще до наступления холодов.

Вопрос. Опасно ли превышение концентрации топливной присадки? Ответ. В инструкции к топливным присадкам указывается, на какой объем топлива рассчитана та или иная присадка, и как правильно ее вводить в топливо. Рекомендуем не нарушать данное правило. Если концентрация препарата в топливе существенно превышена, то к каким‑либо серьезным отказам это не приведет, а вот доставить проблемы может, так как при большой концентрации возникает излишнее проявление моющих свойств топлива, что приводит к загрязнению топливного фильтра, и двигатель может начать работать с перебоями или вообще заглохнуть.

Биотопливные присадки

Во всех промышленно развитых и в большинстве развивающихся стран ведутся интенсивные научно – исследовательские и практические работы по производству и применению альтернативных (лат. alter – другой, один из двух) видов топлива, таких как биогаз, спирты, синтетическое топливо, водород, генераторный газ и др., позволяющие снизить выбросы в атмосферу токсичных веществ.

В связи с тем, что биотопливо является возобновляемым источником энергии, побочные продукты производства (глицерин) также находят промышленное производство. При этом биотопливо не обязательно будет дешевле обыкновенного топлива, полученного из нефти или нефтепродуктов, а чаще всего, наоборот.

Альтернативные виды топлива по сравнению с обычными нефтяными имеют как свои преимущества, так и недостатки. Именно из‑за последних в настоящее время сдерживается широкое использование данных видов топлива.

Наиболее распространенным видом биотоплива является биоэтанол (этиловый спирт), получаемый путем перегонки любой субстанции, содержащей крахмал (картофель), сахар (сахарная свекла или тростник) или целлюлозу (древесина, щепа, солома, хлопковая шелуха и т. п.). Чаще всего для перегонки используют зерновые культуры: рис, кукурузу, пшеницу, рожь, а также рапс (рис. 36).

Рис. 36. Схема получения биоэтанола из рапсового масла

...

Биоэтанол — этиловый спирт (этанол), получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива для автомобильного транспорта.

Получение этанола осуществляется микробиологическим (спиртовым брожением, под действием дрожжей, ферментов или бактерий) либо синтетическим (гидратизацией этилена, полученного при добыче нефти в присутствии катализатора) методом (рис. 37).

Рис. 37. Химическая формула получения биоэтанола из рапсового масла

В мире около 85 % спирта применяется в технических целях, в том числе 80 % в качестве биотоплива, которое по своим свойствам практически не уступает бензину (табл. 27). При этом мировой рынок топливного биоэтанола ежегодно вырастает на 20…25 % и, по прогнозам экспертов, производство и потребление этанола к 2020 году достигнет на планете 120 млрд литров в год.

Табл. 28. Параметры биоэтанола в сравнении с бензином

Биоэтанол в большинстве случаев является своего рода присадкой к бензину. При этом смеси этанола и бензина маркируются букой Е ( ethanol ) и числом, указывающим на его долю в топливе. Наиболее распространены марки Е5, Е7 и Е10. Для использования таких марок топлива внесение изменений в конструкцию бензинного двигателя не требуется, а вот марки Е85, Е95 и Е96 с содержанием этанола соответственно 85, 95 и 96 % – требуют специальной модификации системы питания и зажигания автомобиля. Применение этанола позволяет не только уменьшить нефтяную зависимость государства и выбросы углекислого газа с выхлопом, но и повысить детонационную стойкость (октановое число) применяемого бензина, а также снизить содержание токсичных ароматических углеводородов (табл. 28).

Табл. 29. Физико – химические свойства автомобильного бензина с добавкой биоэтанола

В настоящее время в Российской Федерации действует следующая нормативно – техническая документация на автомобильные бензины с добавками этанола:

1. Технические условия ТУ 38.401–58–244—99 «Бензины автомобильные неэтилированные, содержащие этанол». Разрешение на производство таких бензинов выдано ОАО «Лукойл – Волгограднефтепереработка», ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» и некоторым другим нефтебазам;

2. Государственный стандарт ГОСТ Р 51866—2002 (аналог европейской нормали ЕН-228), предусматривающий возможность применения до 5 % этанола;

3. Государственный стандарт ГОСТ Р 52201—2004 «Этанольное моторное топливо для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием «Бензанолы». Общие технические требования»». Данное топливо разработано совместно с ЗАО НПО «Химсинтез» и является отечественным аналогом топлива «Газохол», на которое приходится около трети общего объема применяемого в США автомобильного бензина. Бензанол представляет собой смесь нефтяных углеводородов и денатурированного этилового спирта (от 5 до 10 % объём.), а также других присадок, обеспечивающих антидетонационные, антикоррозионные, антиокислительные и другие нормативные характеристики моторного топлива;

4. Стандарт СТО 11605031–007—2006 с требованиями к денатурированному топливному биоэтанолу. С целью возможного экспорта характеристики к качеству биоэтанола в нем полностью соответствуют западному стандарту (АSТМ Д 4806).

Применение этанола в составе автомобильных бензинов влечет за собой ряд трудностей при организации производства, хранении, транспортировке и использовании бензиноэтанольных видов топлива. Это связано с фазовой нестабильностью (расслаиванием при хранении) бензина с добавкой этанола, коррозионной активностью по отношению к металлическим материалам и старением резинотехнических изделий, как в топливных системах автомобиля, так и на автозаправочных станциях, а также склонностью такого топлива к накоплению отложений на впускных клапанах и образованию нагара в камере сгорания (табл. 29).

Табл. 30. Образование отложений в двигателе при применении биоэтанола

Для производства биодизеля используют различные жиры растительного или животного происхождения. Для того чтобы превратиться в биодизель, они подвергаются процессу этерификации, в ходе которого превращаются в эфиры жирных кислот. Смесь этих эфиров и называют биодизелем. Сопутствующим продуктом является глицерин (см. рис. 36). При этом в качестве добавки к такому топливу может применяться и чистое дизельное топливо, в концентрации не более 20 %. Физико – химические свойства различных смесей дизельного топлива (ДТ), чистого рапсового масла (РП) и его метилового (МЭРМ) и этилового эфиров (ЭЭРМ) представлены в табл. 30.

Табл. 31. Физико – химические свойства топлива для дизельного двигателя

Наиболее распространенным сырьем для производства биодизеля служат различные сельскохозяйственные масличные культуры: рапс, соя, подсолнечник, ятрофа, кокос и др. Из них наибольшее распространение получил рапс – неприхотливое растение семейства крестоцветных, которое хорошо произрастает в умеренном климате, имея продуктивность 1,2 тыс. л масла с одного гектара. Для сравнения, с одного гектара подсолнечника можно получить около 0,95 тыс. литров масла. Эффективность переработки кокоса и ятрофы значительно выше, но их производство ограничено странами с тропическим климатическим поясом. При этом следует отметить следующее:

– применение чистого рапсового масла и его метилового эфира (МЭРП) в качестве добавки к дизтопливу в концентрации до 20 % не требует дополнительной регулировки дизеля и не приведет к ухудшению его мощности и экономичности;

– использование 20 % рапсового масла в дизтопливе позволяет снизить дымность выхлопа до 40 %, выбросы углеводородов на 25…36 %, а оксида азота до 3,8…10 %.

...

Биодизель – б иотопливо на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации. Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизельным топливом.

Однако в последнее время наиболее перспективным объектом для производства биодизеля становятся водоросли. Продуктивность водорослей может достигать фантастических объёмов – 95 тыс. л масла с 1 га водной поверхности, вследствие чего в США, Канаде, ЮАР, Новой Зеландии и Испании начато строительство заводов по производству биодизеля из водорослей.

Применение в качестве биодизеля чистого растительного масла, как и его кустарное производство, практически невозможно, так как требуется строгое соблюдение промышленной технологии (рис. 38).

Рис. 38. Схема получения биодизеля из рапса: 1–6 – виды топлива с разным содержанием биодизеля в качестве добавки

Во – первых, для этерификации используется очень ядовитый и опасный метиловый спирт. Во – вторых, необходима очистка получаемого промежуточного продукта от образующихся жирных кислот, приводящих к омылению и последующему засорению топливных фильтров, а также образованию нагара в цилиндрах дизельного двигателя. В – третьих, требуется удаление остатков влаги, которая может привести не только к повышению водородного изнашивания и коррозии деталей двигателя, но и к интенсивному размножению микроорганизмов и резкому снижению качества биодизеля.

Несмотря на то, что биодизель можно применять и в чистом виде, чаще всего он является своего рода присадкой к классической нефтяной солярке. Так, в США (штат Миннесота) принят закон, обязывающий применять во всем дизельном топливе 2 % биодизеля. В Канаде к 2012 году также планируется введение 2 % биодизеля в состав всего автомобильного и печного топлива, а в Японии с марта 2007 года разрешено 5 %-ное содержание биодизеля в дизельном автомобильном топливе. Более того, в Южной Корее уже в 2006 году доля биодизеля от общего потребления дизельного топлива составляет 0,5 % и в последующие годы неуклонно растет.

В Европейском союзе в 2010 году доля биотоплива (этанола и биодизеля) должна составлять не менее 5,75 %, при этом в Германии уже с 1 января 2007 года его доля составляет 5 %, во Франции на текущий год запланировано 7 %, а в Португалии – 10 %.

Соответствующие программы по производству биотоплива приняты также в Австралии, Бразилии, Китае, Тайване, Индии, Индонезии и других странах.

Биодизель может применяться в качестве смазывающей присадки в объеме 1…2 % к нефтяному дизельному топливу с крайне низким содержанием серы. Смесь биодизеля и дизельного топлива маркируется буквой «В», например, смесь из 20 % биодизеля и 80 % дизтоплива имеет марку В20, служит обычной заменой дизтопливу и является самой распространенной биодизельной смесью в США. При соответствующей подготовке топливной системы дизеля, например установке специальных подогревателей, а также замене уплотнительных материалов и прокладок, контактирующих с топливом, можно использовать в двигателе и чистый биодизель (В100).

Установлено, что биодизель марки В20 ухудшает показатели выброса в пять раз по сравнению с В100, а 2 %-ная смесь биодизеля с соляркой может использоваться как обыкновенная топливная присадка, но, естественно, она меньше всего улучшает показания выхлопа.

Использование биотоплива В100 из бобов сои в двигателях городских автобусов позволило снизить выброс углекислого газа почти на 79 %, но с учетом выбросов, получаемых при производстве биодизеля, этот эффект нивелируется.

При этом все же не нарушается «парниковый» баланс, так как в атмосферу выбрасывается тот углекислый газ, который был взят из воздуха в ближайшем прошлом, а не аккумулированный в нефтепродуктах несколько миллионов лет назад.

В России, несмотря на достаточные запасы традиционных видов топлива, начато строительство заводов по производству биоэтанола в Омской области и по переработке рапса в Татарстане.

На основании вышесказанного, всё более актуальной проблемой становится защита окружающей среды. Во многих странах мира ведутся исследования и разработка альтернативных смазочных материалов и топлива. Очень обнадёживают последние разработки отечественных и японских учёных по использованию в качестве универсального смазочного материала и топлива воды, водно – масляных эмульсий и водорода.

Обладая высокой смазывающей способностью, наивысшей теплоёмкостью (равной единице), доступностью, низкой стоимостью и, что самое главное, высокой экологичностью, вода в обозримом будущем может полностью заменить нефтяные смазочные материалы.

Вопрос. Можно ли заправлять автомобиль чистым биотопливом?

Ответ. Во многих странах на производство и применение биотоплива отводится значительная часть всего используемого в стране автомобильного топлива, для применения которого разработаны специальные адаптеры.

Лидером в этом является Бразилия, которая уже в 2000 году довела содержание этанола в бензинах до 20 % благодаря технологии «Тотал – флекс». Данная технология позволяет непосредственно перед заправкой автомобиля выбирать тип топлива – бензин или спирт. Двигатель адаптируется к виду топлива автоматически, и не важно, в каких соотношениях применяется нефтяной бензин, биоэтанол или их смесь.

В Германии продается специальное устройство « Flex – Тек » для модернизации любого автомобиля в целях использования смеси этанола и бензина (рис. 39). Например, такой системой оборудуются автомобили «Фольксваген», которые поставляются и в Россию.

Рис. 39. Автомобильное устройство « Flex – Тек » для использования смеси этанола и бензина

Для применения биодизеля модернизация двигателя не требуется, но существует ряд ограничений. При отрицательных температурах необходим дополнительный подогрев топлива или применение специальных депрессорных присадок.

Препараты для охлаждающих жидкостей

Как известно, двигатель внутреннего сгорания имеет достаточно низкий коэффициент полезного действия, который не превышает 30 % для бензиновых и 40 % для дизельных двигателей. При этом мощность двигателя в большой мере зависит от работоспособности системы охлаждения двигателя, в том числе применяемых охлаждающих жидкостей.

В соответствии со статистикой отказов двигателя, система охлаждения находится на четвертом месте по их количеству. Следует отметить, что система охлаждения при работе двигателя внутреннего сгорания поглощает до трети всей энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Например, при сгорании бензина в карбюраторных двигателях на эффективную работу затрачивается только около 25 % выделившегося тепла, на неполноту сгорания 2…5 %, уносится с отработанными газами 40…50 %, а оставшиеся 14…20 % отводятся охлаждающей жидкостью, маслом и излучаются в окружающее пространство. В случае негерметичности и загрязнения системы охлаждения наблюдается перегрев двигателя, который, в свою очередь, приводит к увеличению изнашивания всех трущихся поверхностей. Значительный перегрев двигателя опасен возникновением задиров поршня и стенок цилиндра и, как следствие, заклиниванием двигателя.

Отложения в системе охлаждения препятствуют нормальному теплообмену, блокируют работу клапанов термостата и механизмов регулировки. При высоких температурах снижается экономичность двигателя, увеличиваются износ деталей и вероятность возникновения отказов, снижаются динамичность и мощность.

Для охлаждения ДВС применяются различные охлаждающие жидкости. Когда температура окружающего воздуха стабильно выше 0 оС, возможно применение чистой (дистиллированной) воды. Вода обладает наибольшей охлаждающей способностью, так как имеет наивысшую теплоемкость (4,19 кДж/кг×оС), имеет небольшую вязкость V 20 = 1 мм2/с, высокую теплопроводность и теплоту испарения. При этом она не довита, пожаробезопасна и относительно дешева.

Однако применение в качестве охлаждающей жидкости обыкновенной или дистиллированной воды при отрицательных температурах недопустимо из‑за её замерзания при температуре ниже 0 °C со значительным увеличением объема (до 10 %), что приводит к разрушению радиатора, головки блока или патрубков системы охлаждения. В то же время температура кипения воды 100 °C, и стабильно удерживать режимы эксплуатации в таком диапазоне практически невозможно. Использование воды приводит к кавитации, образованию накипи, загрязнению радиатора и внутренних полостей, что существенно снижает теплоотвод и приводит к нарушению теплового режима работы двигателя.

Механизм разрушения поверхности при кавитации заключается в следующем (рис. 40). Если давление в какой‑либо точке жидкости становится равным давлению насыщенного пара этой жидкости, то жидкость в этом месте испаряется и мгновенно (за ~0,002 с) образуется паровой пузырек ( 1 ).

Рис. 40. Взрывное разрушение пузырьков пара в системе охлаждения двигателя при кавитации

Образовавшиеся газопаровые пузырьки размерами до 6 мм в диаметре, перемещаясь вместе с потоком жидкости, попадают в зоны высоких давлений ( 2 и 3 ). Пар конденсируется, газы растворяются за время ~0,001 с, и в образующиеся пустоты с огромным ускорением устремляются частицы жидкости, что сопровождается ударным восстановлением равномерности потока ( 4 ).

Кавитации подвергаются различные трубопроводы, гильзы цилиндров и другие детали. В результате возникают вибрации, стуки, что в свою очередь приводит к ослаблению крепежных деталей, смятию резьбы, разгерметизации уплотнений и т. д.

В связи с этим чистую воду можно использовать только в каких‑то черезвычайных ситуациях. Автохимической промышленностью выпускаются специальные охлаждающие жидкости – антифризы. Антифриз представляет собой водный раствор моноэтиленгликоля (этиленгликоля, гликоля) в различных концентрациях, обеспечивающий низкотемпературные свойства охлаждающей жидкости. Этиленгликоль в чистом виде – это маслянистая желтовая жидкость без запаха, имеющая температуру кристаллизации —11,5 оС, а температуру кипения +197 оС.

Этиленгликоль это сильный пищевой яд, поэтому после контакта с антифризами необходимо тщательно мыть руки с мылом. Специальных мер по защите кожи и дыхательных путей при работе с ними не требуется, но допускать попадания их внутрь организма не следует.

С водой этиленгликоль образует эвтектический раствор, в котором температура кристаллизации составляющих его отдельных компонентов выше температуры смеси этих компонентов (рис. 41). Это свойство использовано при приготовлении автомобильных антифризов.

Рис. 41. Зависимость температуры замерзания охлаждающей жидкости от содержания моноэтиленгликоля

Выпускают антифризы в готовом к применению виде, а также в виде концентратов. Неразбавленный антифриз не применяется, так как температура его замерзания составляет всего лишь —13 °C. По мере разбавления водой температура замерзания антифриза понижается и достигает минимума (около —65 °C) при соотношении 2:1 (2 части концентрата и 1 часть воды).

В классических охлаждающих жидкостях защиту металлов от коррозии обеспечивают силикаты, бораты, нитриты, фосфаты и др. Их общее название – силикатсодержащие охлаждающие жидкости.

Одной из наиболее известных марок этой группы охлаждающих жидкостей является тосол – торговая марка антифриза, прототипом которой является итальянская охлаждающая жидкость, появившаяся в нашей стране после ввода в строй Волжского автомобильного завода. Это название было образовано из двух частей: «ТОС» – сокращенно технология органического синтеза (название отдела института, где была создана рецептура ОЖ), и «ОЛ» – по химической номенклатуре веществ это окончание показывает, что речь идет о спирте (этиленгликоль – это двухосновный спирт). Для примера: «этанОЛ – этиловый спирт». Со временем тосол приобрел нарицательное значение, став фактически синонимом слова «антифриз».

Основным нормативным документом, регламентирующим состав и свойства абстрактной охлаждающей жидкости, является ГОСТ 159—52 (табл. 31). На охлаждающие жидкости типа «тосол» распространяется действие ГОСТ 28084—89, который также регламентирует марки металлов и сорта резин, рекомендуемые для изготовления систем охлаждения двигателя автомобилей.

Табл. 31. Функциональные требования к автомобильным антифризам (ГОСТ 28084—89)

Антифриз должен соответствовать ряду требований, представленным в табл. 32, и обеспечивать следующие основные свойства:

– максимальный диапазон рабочих температур двигателя – от —65 °C до +135 °C;

– смазывание подшипника помпы водяного насоса для продления ее ресурса;

– защита сальника помпы и резинотехнических изделий системы охлаждения от высыхания, растрескивания и течей;

– отсутствие пенообразования за счет введения антипенных (антикавитационных) добавок;

– пассивация и защита металлических частей системы охлаждения от коррозии за счет наличия в составе антифрикционных присадок (ингибиторов коррозии);

– высокая теплопроводность и защита от возникновения перегретых («горячих») участков в системе охлаждения и образования накипи;

– безопасность пластика, резиновых деталей и лакокрасочных покрытий;

– длительное и надежное функционирование охлаждающей жидкости за счет наличия специальных стабилизаторов (например, на основе карбоксилат – комплекса).

Качество антифриза зависит от состава, качества и количества присадок, используемых при его изготовлении. Стандартный пакет присадок обычно не превышает 8 % объема антифриза (чаще всего около 2,5 %) и включает: ингибиторы коррозии, антинакипины, антивспенивающие и смазывающие составы (рис. 42).

Рис. 42. Примерный процентный состав антифриза:

2,5 % – функциональные присадки;

51,5 % – дистиллированная вода;

46 % – моноэтиленгликоль

Силикатсордержащие охлаждающие жидкости имеют ряд серьезных недостатков, таких как образование в процессе эксплуатации осадков, способных к забиванию узких каналов системы охлаждения. Кроме того, силикатные ингибиторы коррозии образуют на всей поверхности системы охлаждения защитный слой толщиной более 1000 Ангстрем, что ухудшает теплоотвод и увеличивает содержание абразивных частиц в системе охлаждения. Помимо этого, защитные свойства ингибиторов коррозии на основе силикатов имеют довольно ограниченный срок службы – около 1,5 лет.

Растворы этиленгликоля вызывают значительную коррозию конструкционных материалов системы охлаждения. Чтобы защитить детали системы охлаждения от коррозии, а попутно обеспечить теплоносителю ряд других полезных свойств – пониженную вспениваемость, антинакипиновые свойства и прочие – в водно – гликолевую смесь добавляют пакет специальных присадок, который и определяет основную часть эксплуатационных показателей залитого в систему антифриза.

В России наиболее распространены тосолы и антифризы на силикатной основе. Это определяется многолетним наследием ВАЗ и их относительно низкой стоимостью. Многие российские производители выпускают охлаждающие жидкости и по своим внутренним Техническим условиям (ТУ).

Однако постепенно ситуация меняется. Происходит быстрый переход автопарка к автомобилям с современными форсированными двигателями, на которых в основном используются карбоксилатные антифризы, гарантирующие срок эксплуатации более 5 лет при пробеге свыше 250 000 км.

Карбоксилатные ингибиторы коррозии на основе органических кислот были разработаны в середине 90–х годов прошлого века. Исследования показали, что новые охлаждающие жидкости на основе карбоксилатных ингибиторов прекрасно защищают металлы и сплавы от коррозии, обладают высокой теплоемкостью и предохраняют систему охлаждения от кавитационных разрушений.

Если обобщить требования потребителя к современным антифризам, то они должны обладать следующими основными свойствами:

– большой теплоемкостью и хорошей теплопроводностью;

– высокой температурой кипения и теплотой испарения;

– низкой температурой кристаллизации;

– малым коэффициентом объемного расширения;

– подвижностью (вязкостью) в диапазоне температур от —70 оС до +1000 оС;

– термической стабильностью и отсутствием склонности к образованию отложений (накипи) в системе охлаждения;

– не вспениваться в процессе работы;

– быть безопасными в пожарном отношении, биологически и экологически нейтральными.

Одно из достоинств нового антифриза – он не образует защитного слоя на всех поверхностях системы охлаждения, поэтому узлы и детали остаются чистыми. Карбоксилатные ингибиторы концентрируются лишь там, где есть опасность возникновения коррозии, но даже в этом случае толщина защитного слоя не будет превышать 50 Ангстрем (сравните – 1000 Ангстрем у силикатных ингибиторов) (рис. 43).

Рис. 43. Схема защитного действия силикатного (слева) и карбоксилатного антифриза (справа)

Нельзя не сказать еще об одном достоинстве нового продукта – он обладает термоокислительной стабильностью в течение всего срока эксплуатации и не разрушает материалы уплотнений.

Современные зарубежные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM (Американская ассоциация по испытанию материалов – общегосударственная система стандартов США) и SAE (Общество инженеров – механиков). Они регламентируют свойства антифризов, исходя из применяемой основы и условий эксплуатации. Например, для этиленгликолевых антифризов рекомендовано следующее применение:

ASTM D 3306 и ASTM D 4656 – для легковых автомобилей и малых грузовиков;

ASTM D 4985 и ASTM D 5345 – для двигателей, работающих в тяжелых условиях.

Кроме общих стандартов, многие производители автомобилей применяют свои спецификации с дополнительными требованиями. Например, нормы General motors USA – Antifreeze Concentrate GM 1899–M, GM 6038–M или система нормативов G концерна Volkswagen ( G -12, G -11).

Одним из признаков качества антифриза является наличие официального допуска и соответствие одному из зарубежных стандартов. Например, американским – ASTM D 3306 и ASTM D 4556, бельгийскому – BT‑PS -606A, английскому – BS 6580, NATO S -759. Наличие на упаковке допусков BMW, DAF, Volvo, Mercedes‑Benz, VW, GM, Ford также указывает на изначально высокое качество охлаждающей жидкости.

Охлаждающая жидкость требует замены новым антифризом в следующих случаях:

– охлаждающая жидкость используется свыше рекомендованного срока (обычно 1…3 года), базовые присадки и добавки в ней утратили свои свойства;

– частое добавление в систему охлаждения обычной (недистиллированной) воды, что могло привести к увеличению накипи и нейтрализации функциональных присадок;

– приобретение подержанного автомобиля с пробегом, и отсутствие уверенности в качестве используемой в нем охлаждающей жидкости;

– наступление холодного времени года, а в двигателе используется обыкновенная вода.

Примерно оценить качество уже используемого, а также приготовленного к применению антифриза можно простыми способами. Например, при температуре окружающей среды около 20 оС проверить плотность с помощью обыкновенного ареометра (денсиметра) и по ней определить возможную температуру замерзания.

...

Денсиметр ( лат. densus ( densi ) – плотный, густой и греч. m etréô – измеряю) – прибор для измерения относительной плотности жидкостей и твердых тел (ареометр постоянного веса, шкала которого градуируется в единицах плотности).

Качественная охлаждающая жидкость должна иметь плотность не менее 1072 кг/м2, что должно обеспечить ее работоспособность до температуры —40 оС.

Водородный показатель (рН) антифриза можно оценить с помощью лакмусовой индикаторной бумаги (рис. 44).

Рис. 44. Определение водородного показателя охлаждающей жидкости при помощи индикаторной бумаги (показатель рН 8)

Окрашивание лакмусовой бумаги в розовый цвет указывает на значительное содержание кислоты (рН 1…5). Такой антифриз опасен для системы охлаждения вследствие проявления активных коррозионных свойств. Если ее цвет не изменяется, то рН 6…7, что указывает на возможность применения такой охлаждающей жидкости в летнее время (возможно в систему охлаждения залита обыкновенная вода). Зеленый цвет (рН 7…9) указывает на достаточно высокое качество антифриза, на нем можно эксплуатировать автомобиль (рис. 44). Синий (или фиолетовый) цвет лакмусовой бумаги объясняется высоким содержанием щелочи (рН 10…13), которая будет приводить к значительному образованию накипи и перегреву двигателя.

Для обеспечения длительной и надежной работы системы охлаждения необходимы регулярный ее осмотр и диагностика. Перед началом движения нужно внимательно осмотреть радиатор, двигатель, помпу, соединения шлангов системы охлаждения на предмет отсутствия течей и трещин трубопроводов, а также наличие хомутов и их затяжку. Если в местах соединительных хомутов или на радиаторе имеются белесые подтеки, то, возможно, в этих местах имеются незначительные течи. Также следует проверить крышку радиатора (расширительного бачка), так как встроенный в нее расширительный клапан может быть забит накипью или продуктами коррозии и не выполняет своих функций (регулировка давления в системе охлаждения) в заданных пределах. Рекомендуется осмотреть внутреннюю полость горловины радиатора на предмет наличия гелеобразных отложений и накипи. Если двигатель перегревается, а при сдавливании рукой верхнего патрубка системы охлаждения на работающем двигателе ощущается давление, как в шине велосипеда, то это указывает на возможное значительное образование накипи в полостях системы охлаждения. Наличие накипи требует очистки и герметизации всей системы охлаждения специальными моющими и ремонтно – профилактическими препаратами.

Присадки и добавки в систему охлаждения бывают моющего, профилактического и ремонтного назначения. Первую группу составляют препараты, предназначенные для очистки (промывки) системы охлаждения двигателя от различных загрязнений. Вторая группа препаратов применяется для стабилизации и восстановления свойств охлаждающей жидкости, защиты двигателя от образования накипи, появления коррозии и ржавчины. Третью группу составляют добавки, предназначенные для герметизации – устранения утечек жидкости из системы охлаждения.

При очистке (промывке) системы охлаждения двигателя, препарат – промывку надо залить в охлаждающую жидкость, пустить двигатель и оставить его в рабочем состоянии с открытыми крышкой радиатора и краном отопителя на указанное в инструкции время (3, 5, 7, 15 мин.). Во избежание ожога, нельзя открывать крышку радиатора (расширительного бачка) на горячем двигателе.

После охлаждения двигателя слить отработавшую и заправить систему новой охлаждающей жидкостью. Часть антифриза может не войти в радиатор в связи с наличием воздушных пробок в системе охлаждения. Поэтому надо вновь пустить двигатель и оставить его в рабочем состоянии с открытой крышкой радиатора на 10 мин. Затем заглушить двигатель и довести уровень антифриза до нормы.

При обнаружении течи охлаждающей жидкости необходимо применять соответствующие ремонтные препараты (антитечи). Антитечи заливаются в охлаждающую жидкость, и двигатель продолжает эксплуатацию на обычных режимах (рис. 45).

Рис. 45. Механизм работы препарата – антитечи охлаждающей жидкости: 1 – полимеризующееся вещество; 2 – полимерная пробка; 3 – охлаждающая жидкость; 4 – корпус системы охлаждения с отверстием

Большинство ремонтных препаратов – антитечей допускается использовать со всеми видами антифризов и любыми присадками в систему охлаждения двигателя. Они герметизируют, в том числе и те повреждения, которые достаточно трудно диагностировать (можно лишь отмечать падение уровня охлаждающей жидкости) и тем более локализовать. Применение антитечей быстро устраняет возможные внутренние утечки, защищая камеру сгорания от возможного попадания в нее охлаждающей жидкости. Если жидкость просто выкипает, то можно доливать только дистиллированную воду, так как моноэтиленгликоль почти не выкипает.

Вопрос. Можно ли смешивать антифризы разных цветов?

Ответ. Красители, которые применяют для окрашивания антифризов, выбираются производителями, как правило, произвольно. Наличие флуоресцентной добавки облегчает диагностику системы охлаждения с целью установления мест утечки охлаждающей жидкости. При этом один и тот же производитель может использовать разные красители для разных марок антифризов.

Цвет некоторых импортных антифризов не следует воспринимать как принадлежность к особой группе охлаждающих жидкостей. Это обозначение того, что препарат ядовит для человека.

В то же время, большинство антифризов с температурой замерзания —40 °C окрашены в синий (бирюзовый) цвет, а с температурой замерзания —65 °C чаще всего в красный (розовый) цвет. Флуоресцентные добавки, вводимые в современные антифризы, служат для быстрого и точного определения места течи при освещении двигателя специальными лампами с ультрафиолетовым светом.

Несмотря на все преимущества нового антифриза с карбоксилатными ингибиторами коррозии, у него есть один существенный недостаток – он не совместим с антифризом на основе силикатных антикоррозионных присадок. Если антифризы относятся к одной группе, то цвет не является препятствием для их совместного использования (смешивания). К сожалению, визуально отличить один тип антифриза от другого практически невозможно. Специальных классификаций по цвету не существует.

Вопрос. Как определить качественную охлаждающую жидкость и защититься от подделок?

Ответ. К сожалению, самостоятельно без специального оборудования этого сделать нельзя. Можно определить, например, плотность (качественная охлаждающая жидкость имеет более высокую плотность (не менее 1,072 г/cм3), чем вода (1 г/cм3)), и показатель кислотности (рН), но даже при наличии нормативной плотности и показателя кислотности нельзя быть в полной уверенности относительно качества охлаждающей жидкости. Производители некачественных охлаждающих жидкостей научились обходить эти критерии, точнее, их продукция по этим критериям полностью соответствует требованиям.

Некачественная охлаждающая жидкость быстро (порой после 10 000 км пробега) теряет свои свойства и становится коррозионно – агрессивной и небезопасной для узлов и деталей системы охлаждения и двигателя в целом, что можно определить только во время эксплуатации.

Чтобы удостовериться в подлинности, надо измерить температуру начала кристаллизации охлаждающей жидкости, но это может сделать только квалифицированный персонал в специальной лаборатории, при помощи специального оборудования.

Поэтому настоятельный совет всем владельцам транспортных средств – не покупать самые дешевые марки, а использовать охлаждающую жидкость только от известных производителей, имеющих допуски заводов – производителей, и приобретать ее только в проверенных специализированных местах продаж. Это в значительной мере убережет вас от серьезных проблем и дорогостоящих ремонтов.

Вопрос. Не оказывают ли присадки для системы охлаждения негативного влияния на резиновые патрубки и пластиковые детали системы? Ответ. Препараты для системы охлаждения двигателя автомобиля, которые разработаны и выпускаются известными зарубежными и отечественными фирмами, не оказывают вредного воздействия на конструкционные материалы двигателя, в т. ч. на резиновые и пластиковые патрубки и уплотнительные устройства.

Вопрос. Для чего нужно промывать систему охлаждения и как это делать?

Ответ. С течением времени даже самый хороший антифриз теряет свои защитные и иные свойства, и если не предпринимать профилактических мер, то система охлаждения начинает загрязняться. На стенках радиатора и других местах появляются накипь, жироподобные отложения, ржавчина и т. п. Возникают локальные засорения радиатора, что ведет к снижению циркуляции охлаждающей жидкости, локальным разрушениям радиатора, течи охлаждающей жидкости, перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Чтобы избежать перечисленных выше проблем и существенно увеличить срок эксплуатации транспортного средства, рекомендуем при смене антифриза проводить промывку системы охлаждения при помощи специальных составов.

Промывка системы охлаждения и смена охлаждающей жидкости рекомендуется также как превентивная мера при приобретении автомобиля на вторичном рынке с неизвестной или сомнительной «родословной», с пробегом более 100 000 км, а также в случаях, когда температура двигателя выше нормы, и на это нет видимых причин, при возобновлении эксплуатации транспортного средства после длительного простоя (более года).

Вопрос. Если оставить присадку – очиститель в системе охлаждения двигателя на несколько часов или даже суток, повысит ли это качество очистки?

Ответ. Обычно промывки системы охлаждения «работают» 7…15 мин., реже до 30 мин. Именно столько времени требуется большинству составов для качественной очистки системы. При этом они обычно содержат специальные компоненты, которые удерживают «отмытые» загрязнения и вредные отложения во взвешенном состоянии. После очистки охлаждающую жидкость нужно сливать. Держать «промывочный раствор» в системе охлаждения свыше указанного срока не рекомендуется.

Исключение составляют специальные антифризы – очистители, которые обеспечивают качественную мягкую промывку системы охлаждения и заливаются за 100…150 км до смены охлаждающей жидкости.

Вопрос. Как диагностировать течи в системе охлаждения и как с ними бороться?

Ответ. Диагностирование течей системы охлаждения требует определенного навыка и понимания устройства и назначения ряда узлов двигателя. В ряде случаев необходима консультация специалиста.

Как было сказано в начале раздела, течи в системе охлаждения двигателя могут возникать как вследствие заводских дефектов и механических проблем, так и в результате использования некачественной охлаждающей жидкости. Они, как правило, влекут за собой локальные разрушения, загрязнения и перегревы.

К более сложным случаям относятся течи, связанные с перегревом двигателя: трещины головок и блоков цилиндра, разрушение прокладок головок блока.

Течи, связанные с механическими проблемами, в основном возникают из‑за ослабления фиксирующих элементов – хомутов на патрубках радиатора. В этих случаях протечки обычно заметны по белесым подтекам в районе ослабшего хомута. Для их устранения достаточно аккуратно подтянуть хомуты.

Течи, связанные с заводскими дефектами, можно разделить на устранимые и неустранимые при помощи средств автохимии. Опыт авторов данной книги показывает, что до обращения в автосервис можно попытаться устранить течь при помощи специальных препаратов.

В случае если течи небольшого размера, то специальные составы добавляются в охлаждающую жидкость, они быстро и эффективно устраняют течи по месту припайки медных радиаторов, стыка пластиковых бачков с алюминиевым теплообменником, течи через перебитые трубки радиатора, прокладку помпы, патрубки радиатора и кран отопителя, из радиатора отопителя и т. д. Препараты могут оставаться в охлаждающей жидкости и служить эффективным профилактическим средством возможных протечек.

Перегрев двигателя часто приводит к трещинам головок и блоков цилиндра и/или разрушению прокладок блока. Это очень серьезные неисправности, требующие больших затрат для их устранения при традиционном подходе. Современные средства автохимии позволяют заделывать течи подобного рода с высокой степенью эффективности и надежности. Для этих целей предназначены металлокерамические герметики. Эти составы способны устранять повреждения большого сечения, что позволяет их рекомендовать и для устранения ряда значительных заводских дефектов. Использование металлокерамики позволяет заделывать трещины в самых трудных местах, а прочность и температурные характеристики получаемого шва не уступают металлу.

Препараты для стеклоомывающих жидкостей

Для очистки ветровых стекол, фар, а иногда и зеркал автомобиля постоянно появляются новые конструкторские разработки: щетки новых конструкций, устройства для повышения прижима щеток к стеклу и т. д. Разрабатываются новые составы для полос самих щеток. Они уже не резиновые, а силиконовые или тефлоновые, или даже изготовленные из композитного материала на основе натурального каучука с добавлением различных неорганических добавок. Например, в состав материала ленты вводят графит для снижения шума и предотвращения образования царапин на стекле. Однако в наибольшей степени качество очистки зависит от специально разрабатываемых стеклоомывающих автомобилей жидкостей, которые подразделяются на летние и зимние.

Зимние жидкости представляют собой смесь спирта, моющих и ароматических добавок, красителя и воды. На каждый из этих компонентов возложена своя функция, но в совокупности они должны обеспечивать выполнение следующих основных требований:

– быть безопасными для здоровья водителя, пассажиров и окружающей среды;

– быстро и эффективно удалять загрязнения различного происхождения (дорожная грязь, снег, лед, жировые или масляные отложения, сажа, копоть, соли и др.) в широком спектре температур эксплуатации (в т. ч. отрицательных);

– не оставлять на стеклах бликов, подтеков, белых налетов и радужных пленок, затрудняющих водителю обзор;

– не оказывать разрушающего действия на лакокрасочные покрытия, резиновые, пластмассовые и хромированные детали автомобиля (в т. ч. не вызывать набухания резины, из которой изготавливаются уплотнители и щетки ветрового стекла, а также снижения эластичности полихлорвиниловых трубок, ведущих к форсункам распылителя);

– не загрязнять систему и форсунки омывателя.

Основным компонентом любой стеклоомывающей жидкости является вода. Для производства стеклоомывающих жидкостей используется только специально подготовленная вода высокой степени очистки. Из нее удаляются все примеси и элементы (соли), которые могут привести к загрязнению стеклоомывающей системы, вызвать коррозию металлических поверхностей, забивание форсунок и т. п. Качество воды следует учитывать и при самостоятельном разбавлении концентрата стеклоомывающей жидкости.

Главным компонентом, обеспечивающим функционирование (не замерзание) омывающей жидкости при отрицательной температуре, является одноатомные спирты. Они также обладают моющими (растворяющими) свойствами. Для производства стеклоомывающих жидкостей в настоящее время применяются этиловый (этанол), изопропиловый (изопропил) и метиловый (метанол) спирты.

Применение спиртов регулируется разрешительными документами органов здравоохранения, а также их стоимостью. Оказать негативное влияние на здоровье человека в принципе способен любой из этих спиртов. В то же время, их последствия зависят от концентрации и длительности воздействия спирта на организм, индивидуальной восприимчивости и способа интоксикации человека.

Самыми безопасными для человека и окружающей среды являются низкозамерзающие стеклоомывающие жидкости на основе этилового спирта. Этанол представляет собой жидкость с характерным «водочным» запахом. Даже при длительном вдыхании паров и пребывании в салоне автомобиля с концентрацией этилового спирта, в несколько раз превышающей допустимые значения, не считается опасным для здоровья человека.

Изопропиловый спирт более токсичен, чем этанол, а по отличительному резкому запаху напоминает ацетон. Применение стеклоомывающих жидкостей на основе изопропилового спирта может приводить к ухудшению самочувствия, появлению головокружения и даже головной боли. Особенно это проявляется при продолжительных поездках и отсутствии вентиляции воздуха в салоне автомобиля, что характерно для зимнего периода эксплуатации.

Метанол обладает лучшими по сравнению с предыдущими спиртами моющими свойствами. По запаху метиловый спирт можно перепутать с этанолом, но для организма человека он является очень токсичным и опасным веществом. Даже в незначительных концентрациях, например при испарении со стекла автомобиля, метанол обладает способностью накапливаться в организме и крайне негативно воздействовать на зрение, двигательную и нервную системы человека. Попадание внутрь всего 5…10 мл метанола приводит к тяжелому отравлению, а 30 мл – к смертельному исходу. В связи с этим стеклоомывающие жидкости, изготовленные на основе метанола, запрещены к использованию Постановлением главного санитарного врача РФ (№ 4 от 25.05.2000 г.).

Работоспособность низкозамерзающих жидкостей с одной и той же температурой замерзания обеспечивается различной концентрацией спиртовой основы. Для изготовления одного и того же количества низкозамерзающей жидкости больше всего требуется изопропилового спирта, а меньше всего метилового, что создает предпосылки для появления его на черном рынке автохимии. С наибольшей вероятностью можно приобрести зимнюю стеклоомывающую жидкость с метиловым спиртом на нелегальных торговых точках вдоль автотрасс. Для притупления запаха спирта в незамерзающие жидкости добавляют отдушки с ароматами лимона, апельсина, яблока и т. п., поэтому в ряде случаев определить, какой именно спирт применялся при их изготовлении, не всегда представляется возможным.

Повышение очищающих функций и обеспечение ряда функциональных свойств достигается введением в состав стеклоомывающих жидкостей специальных поверхностно – активных веществ (детергентов – дисперсантов). Благодаря ПАВ низкозамерзающие жидкости легко справляются с осевшими на стекло автомобиля самыми различными загрязнениями, такими как дорожная грязь, нефтепродукты, соль, помет и т. п.

Одним из важнейших свойств стеклоочищающих жидкостей является пенообразование. При распылении жидкости форсунками образуется пена, которая механическим способом воздействует на загрязнения, отделяя их от стекла и предохраняя его от микрошлифования абразивными частицами и образования матовости. ПАВ, входящие в состав жидкости, обволакивают частицы грязи, предотвращая их непосредственный контакт с поверхностью стекла. Одновременно за счет эффекта флотации, с помощью мельчайших пузырьков воздуха, из которых состоит пена, грязь всплывает и удаляется с очищаемой поверхности. При этом количество пены не должно быть чрезмерным, так как эффект флотации может негативно сказаться и на работе щеток, уменьшая их механическое воздействие на поверхность стекла и создавая трудности с удалением самой пены. С другой стороны, малое пенообразование не обеспечивает достаточное механическое воздействие на загрязнения и снижает эффективность, а также качество очистки стекла автомобиля.

Кроме спиртов, отдушек и ПАВ, в стеклоомывающие жидкости также добавляются различные колеры (красители), которые не должны чрезмерно «окрашивать» жидкость, так как, попадая на ветровое стекло, красители могут ухудшать видимость дороги.

Следует подчеркнуть, что применение специальных летних стеклоомывающих жидкостей, а не обычной воды, не только создает более комфортные условия для водителя, но и значительно повышает безопасность дорожного движения.

В мире производится огромный ассортимент стеклоомывающих жидкостей, рассмотреть которые не представляется возможным, да и не имеет никакого смысла.

Говоря о проблемах поддержания чистоты остекления автомобиля, фар и зеркал, следует кратко остановиться на технологиях, которые применяются для этих целей, но напрямую не связаны с качеством и составом стеклоомывающих жидкостей. Они применяются самостоятельно и выпускаются в виде аэрозолей или емкостей с распылителями. К таким препаратам автохимии относятся антидождь, антизапотеватели, специальные очистители стойких загрязнений стекол, а также препараты нанотехнологии, основанные на реализации «эффекта лотоса».

Вследствие высокой популярности и эффективности препаратов и разработок, основанных на нанотехнологиях, остановимся на одном из таких эффектов и способах его практического применения в автохимии.

В середине 70–х годов XX в. профессора ботаники Боннского университета (ФРГ) В. Бартхлотт ( Barthlott ) и К. Найнуис ( Neinhuis ) обнаружили, что листья и цветки некоторых растений почти не смачиваются водой и не загрязняются (рис. 46), а также то, что это удивительное явление происходит в наноструктурированных поверхностных областях. Впоследствии оно было ими запатентовано и названо в честь наиболее яркого представителя таких растений – «лотос – эффект» ( Lotus‑effect ® ).

Рис. 46. Капли влаги на несмачиваемой поверхности листьев

С помощью электронного микроскопа учеными было обнаружено, что поверхности листьев, цветков и побегов покрыты тонкой внеклеточной мембраной – поверхностным слоем (эпидермисом, кожицей). Эпидермис листьев и цветков некоторых растений выделяет воскоподобное вещество кутин, представляющее собой смесь высших жирных кислот и их эфиров. Жиры и жироподобные вещества, входящие в состав липидов – природных органических соединений, являются одними из основных компонентов биологических мембранIt constitutes of an insoluble polymer (cutin) and soluble lipids, usually called» waxes». They are embedded into the polymer and are also present on the surface. (рис. 47).

Рис. 47. Несмачиваемая поверхность листа люпина под электронным микроскопом

На оптимизированных поверхностях (например, цветке лотоса) проявляются супергидрофобные качества, такие, что, например, мед и даже клей на водной основе не прилипают, а полностью стекают с таких поверхностей.

Материалы с высоким напряжением граничных поверхностей увлажняются лучше, чем даже, например, тефлон – материал с одним из самых низких напряжений граничных поверхностей. Поведение воды на поверхности зависит от состояния поверхности. Если относительно гладкую поверхность достаточно увлажнить, то самоочистка улучшится.

Так как «лотос – эффект» основан исключительно на физико – химических явлениях и свойствах растений и не привязан только к живой системе, то самоочищающиеся поверхности технически можно воспроизвести на всевозможных материалах и покрытиях. Именно поэтому в последнее время интенсивно развиваются исследования по разработке и производству устойчивых к загрязнению и самоочищающихся поверхностей и покрытий.

Технологии на основе «лотос – эффекта» получили наиболее широкое применение в автомобильной промышленности: при нанесении и полировке лакокрасочного покрытия; специальной обработке остекления автомобиля; защитной водоотталкивающей и антибактериальной пропитке внутренней обивки и тентов; модифицировании резинотехнических изделий и т. п.

Немецкая фирма «Дуалес Систем Дойчланд АГ» одной из первых представила на проходившей в Ганновере всемирной выставке «ЭКСПО-2000» новую краску для автомобилей, обладающую самоочищающимся эффектом, для мойки окрашенных поверхностей (даже сильно загрязненных) достаточно просто полить водой.

Более того, в настоящее время имеются разработки на основе нанотехнологий, позволяющие вообще обходиться без воды. На загрязненные поверхности автомобиля из баллона распыляется специальный состав, которой затем растирается салфеткой. В результате не только удаляются образовавшиеся загрязнения, но и наносится защитное самоочищающееся покрытие, которое затем остается на поверхности более полугода.

Автомобильная нанополироль, реализующая «лотос – эффект», – в большинстве случаев двухкомпонентный препарат автохимии, состоящий из подготовительной жидкости (растворителя) и собственно полироли, представляющий собой смесь частиц наноматериала (алмаз, оксиды титана, кремний, вольфрам и т. д.) в специальной среде из растворителей и наполнителей. Она предназначена для оптической маскировки локальных потертостей и царапин, восстановления первоначального цвета и свойств лакокрасочного покрытия или остекления автомобиля, а также придания им самоочищающихся свойств.

Эффективность использования нанополиролей для защиты обрабатываемых поверхностей отражена на рис. 48.

Рис. 48. Механизм образования защитного покрытия при использовании полиролей: обычной (слева) и нанополироли (справа)

Как видим на схеме, нанополироль полнее заполняет микротрещины, обеспечивает плавные переходы от поверхностей трещин к лицевой поверхности, что способствует нанесению более равномерного защитного покрытия.

Нанопрепараты для остекления автомобилей выпускаются нескольких видов: специальные защитные водоотталкивающие пленки, двухкомпонентные полироли, состоящие из эффективных растворителей, собственно нанопрепарат и специальные наноочистители.

Механизм «самоочищения» стекла автомобиля, обработанного специальными нанополиролями, представлен на рис. 49. Поверхность модифицирована таким образом, что капля воды катится по ней, собирая грязь, тогда как на гладкой поверхности, наоборот, капля воды, сползая, оставляет грязь на месте.

Рис. 49. Схема реализации «лотос – эффекта» на автомобильном стекле: 1 – нанопокрытие; 2 – капля жидкости (воды); 3 – загрязнение; 4 – поверхность (стекла, краски, керамики и т. д.)

При применении специальных нанопокрытий и нанополиролей на лобовом стекле автомобиля дождь, снег и грязь не удерживаются на его поверхности и при движении уносятся встречным потоком воздуха. При этом попавшие на стекло битум, растительные смолы, масляная пленка, прилипшие насекомые и т. п. легко удаляются дворниками – даже в самых тяжелых случаях. В результате создания водоотталкивающего эффекта и сохранения прозрачности стекла повышается безопасность на дороге.

Видимость в ночное время также существенно улучшается, а встречный транспорт ослепляет гораздо меньше. Вода, снег и грязь, которые брызжут из‑под колес встречного транспорта, попадая на боковые стекла, также быстро удаляются с них, не ухудшая бокового обзора. То же касается и боковых зеркал, позволяющих беспрепятственно наблюдать за движением. Все это повышает безопасность при управлении автомобилем.

В плохую погоду становится особенно неприятно, когда дождь или снег мешают обзору через заднее стекло. Защитное водоотталкивающее нанопокрытие и здесь обеспечивает большую безопасность при управлении автомобилем, так как грязь, вода и снег хуже удерживаются на поверхности заднего стекла.

Для грузовых машин нанопокрытие также является оптимальным решением. Лобовое стекло грузовика испытывает большое сопротивление воздуха, поэтому водители таких машин уже при скорости 60 км/ч смогут оценить преимущества защитного водоотталкивающего нанопокрытия. Одновременно снизятся расходы на новые стеклоочистители, так как они будут использоваться меньше, в среднем на 50 %. При этом неприятную работу по регулярному наполнению бака жидкостью для стеклоомывателя можно будет делать гораздо реже.

Нанесение защитных нанопокрытий необходимо проводить в сухую погоду при температуре не ниже +20 ºС и не выше +45 ºС.

Работа обыкновенных стеклоочистителей с обычными омывающими средами не снижает качества обработки и не влияет на долговечность нанопокрытия. Если водоотталкивающий эффект понизился, то причина, скорее всего, в его загрязнении. В этом случае поверхность нужно почистить при помощи мягкого очищающего средства (лучше всего чистящего нанопродукта), а в заключение – хорошо промыть проточной водой. После этой простой процедуры водоотталкивающий эффект будет восстановлен (у текстиля – после высыхания). Если же нанопленка повреждена, то ее можно без проблем восстановить, заново обработав соответствующим продуктом поврежденное место. При необходимости, после года эксплуатации или 20…30 тыс. км пробега обработку можно повторить.

Покрытие устойчиво к классическим моющим средствам на автомойках и пароочистителям.

В процессе эксплуатации внешним воздействиям также подвергаются фары, на них появляются микросколы, трещины, потертости. Фары мутнеют, и внешний вид автомобиля теряет привлекательность. Кроме этого, ухудшаются оптические свойства фар, свет становится блеклым, мутным, рассеянным, такие фары в большей степени ослепляют водителей встречных автомобилей. Применение для фар специальных нанополиролей позволяет восстановить внешний вид и оптические свойства стеклянных рассеивателей.

Препараты такого класса уже выпускаются некоторыми автохимическими предприятиями, например российской компанией «Автохимпроект» («Хрустальное стекло»), американскими компаниями Meguiar` s («Поколение NXT »), Hi‑Gear Products, Inc ( Rain Guard ), D octor Wax ( Nanox ) и некоторыми другими. Однако эти препараты предназначены для самостоятельного (автономного) применения, в качестве так называемых полиролей стекла, а не присадок к стеклоочищающим жидкостях, поэтому подробно в этой книге не рассматриваются.

Безразборное восстановление работоспособности двигателя

В настоящее время можно выделить две основные системы применения технологий безразборного сервиса, как и вообще проведения всего технического сервиса и ремонта транспортных средств:

– планово – предупредительная;

– в зависимости от технического состояния объекта.

Планово – предупредительная систем технического обслуживания и ремонта в зависимости от наработки (пробега автомобиля) долгое время существовала в Советском Союзе, затем ее использовала санкт – петербургская фирма «ИКС» при применении ремонтно – восстановительных препаратов (РВП).

Данная система обслуживания направлена в основном на профилактику и предупреждение высокой интенсивности изнашивания и возникновения отказов, но ее применение экономически не всегда обосновано.

Способы проведения технологических операций безразборного сервиса могут быть различными, они зависят как от механизмов действия препаратов, так и от их агрегатной формы. Например, маслорастворимые препараты, такие как металлоплакирующие присадки и кондиционеры, в основном вводятся в приготовленные к заправке или уже заправленные в автомобиль топливно – смазочные материалы. Порошковые препараты (реметаллизанты, геомодификаторы) могут вводиться непосредственно в зону трения (свечные отверстия, подшипники качения и т. д.). В случае применения полимерсодержащих препаратов иногда используют метод «специальной обработки» – введение аэрозолей в топливно – воздушные смеси.

Наиболее прогрессивна методика (система) безразборного сервиса в зависимости от технического состояния автомобиля, при которой необходимость того или иного воздействия оценивается на основании результатов технической диагностики. В этом случае можно выбирать либо профилактические препараты, более «мягкого» действия, либо препараты, обеспечивающие более интенсивное воздействие на трущиеся соединения и агрегаты автомобиля.

В отдельных случаях необходимость в применении РВП обусловлена и рядом других причин (принудительных), например, участием в соревнованиях, пробегах или каких‑то других нештатных испытаниях (автохимический тюнинг).

Ремонтно – восстановительные препараты могут также применяться в качестве вспомогательных безразборных средств при сезонном техническом обслуживании и в ряде других случаев.

В зависимости от решаемой задачи (технического состояния автомобиля, условий эксплуатации и ожидаемых результатов) современной наукой предлагается ряд эксклюзивных технологий безразборного сервиса, в том числе в процессе непрекращающейся эксплуатации, что не менее важно. Основными из них являются:

1. Безразборное диагностирование систем и узлов автомобиля.

2. Приработка (обкатка) агрегатов нового или капитально отремонтированного автомобиля.

3. Очистка систем автомобиля.

4. Профилактика износа и поддержание работоспособности узлов автомобиля.

5. Автохимический тюнинг двигателя.

6. Технологии безразборного восстановления поверхностей.

Все эти технологии, прежде всего, направлены на восстановление работоспособного состояния техники, в том числе и за счет восстановления изношенных поверхностей до номинальных или ремонтных размеров.

Весь процесс (цикл) изнашивания детали, как и вообще функционирования соединения или машины в целом между капитальными ремонтами, можно разделить во времени на три характерных этапа (периода):

– приработка изделия;

– нормативная работа (установившийся процесс изнашивания);

– аварийная эксплуатация (катастрофическое изнашивание).

Применение РВП позволяет восстановить ряд показателей обработанного объекта и тем самым повысить (продлить) его межремонтный ресурс (рис. 50).

Известно, что определённые группы восстановителей вследствие особенностей функционирования в одних условиях могут проявлять свои максимальные качества и быть менее эффективными в других, в третьих могут быть бесполезными, а иногда даже вредными. Особенно, если нарушаются рекомендации по их применению или если они используются не по назначению.

Рис. 50. Межремонтный цикл эксплуатации техники в условиях применения ремонтно – восстановительных технологий: W отк – показатели наступления неработоспособного состояния (отказа) объекта; Wв – показатели объекта после безразборного восстановления; Тв – точка безразборного восстановления; Т р – межремонтный ресурс объекта в обычных условиях эксплуатации; Т рв – межремонтный ресурс объекта после применения РВП

Ниже приведены некоторые общие требования к применению препаратов для безразборного восстановления работоспособности автомобильного двигателя.

Первый этап. Оценка технического состояния двигателя.

Диагностирование – один из важнейших элементов безразборного сервиса транспортных средств, которое включает определение технического состояния машины, выявление скрытых неисправностей в ее агрегатах и системах без их разборки, и на основании полученных результатов обоснование того или иного способа воздействия (применения тех или иных ремонтно – восстановительных технологий).

Для этих целей могут применяться стационарные, передвижные, переносные и встроенные бортовые средства диагностирования. Стационарные средства диагностирования предназначены для контроля большого числа параметров (до 150 и более) на станциях технического контроля (СТО), ремонтных предприятиях и в мастерских хозяйств.

Для общего диагностирования автомобилей, тракторов и других транспортных средств можно применять переносной комплект КИ-13901Ф, размещаемый в чемодане размерами 520 ´ 350 ´ 220 мм, массой 19 кг. Комплект КИ-13905 предназначен для безразборного диагностирования тракторов (при ТО-3) и комбайнов. Он размещается в кузове – фургоне автомобиля УАЗ-452. Стационарный комплект КИ-5308А служит для диагностирования тракторов и комбайнов в мастерских предприятий с большим парком и может располагаться на специально оборудованном участке.

В ходе диагностирования проверяется состояние свечей. Выявленные неисправные или вызывающие опасения свечи (с выгоранием или эрозией электродов, трещинами или разрушением изолятора), естественно, заменяются на новые.

...

Эрозия ( лат. erosio – р азъедание )  – процесс разрушения поверхности детали (конструкции) под действием внешней среды. Эрозию в зависимости от внешнего фактора, её вызывающего, принято подразделять на газовую, кавитационную, абразивную и электроэрозию, или электрокоррозию.

Состояние ЦПГ можно определять пневмотестером К-272М по расходу воздуха в диагностируемом цилиндре. Падение давления на дросселе характеризует техническое состояние цилиндра. Давление подводимого к прибору воздуха составляет 0,25…0,08 МПа, расход воздуха до 1,6 м3/ч.

Наиболее простым способом определения технического состояния цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя автомобиля является замер компрессии – максимального давления, развиваемого в цилиндре в конце такта сжатия (рис. 51).

Рис. 51. Замер компрессии в цилиндре двигателя: (показание компрессии К = 1,2 МПа)

Для того чтобы определить значение компрессии в автомобиле, необходимо приобрести компрессометр: марок МТП-1МБ, 179 УХЛ4, МТ-1, модели 88801 (для бензиновых двигателей) или модели КИ-5973 (для дизельных). Для бензиновых двигателей необходим компрессометр с пределами измерений компрессии К = 0…1,6 МПа, а для дизельных двигателей К = 0…4,0 МПа.

Нормативные значения компрессии представлены в табл. 33, при этом ее значения в разных цилиндрах не должны отличаться более чем на 0,1 МПа для бензиновых двигателей и 0,2 МПа для дизелей.

Табл. 33. Нормативные значения компрессии для разного типа двигателей

В настоящее время некоторыми отечественными и зарубежными компаниями выпускаются специальные индикаторные тесты, предназначенные для проведения экспресс – исследований моторного масла, например запатентованный в Германии продукт MOTOR check UP , с помощью которого можно установить наличие в масле сажи, воды, топлива или антифриза.

Индикатор изготовляется из особого типа бумаги, применяющейся при изготовлении электронных микросхем, которую дополнительно обрабатывают специальным неорганическим составом. Данная пропитка способствует более четкому формированию границ между кольцами.

Сама методика проведения такого исследования довольно проста. Двигатель автомобиля необходимо разогреть до рабочей температуры, а затем заглушить. Перед тестированием снять маркированную защитную полоску бумаги. Затем вынуть из картера контрольный масляный щуп и удерживая его на расстоянии в 3…5 см от тестовой пластины, нанести одну каплю моторного масла в её середину (рис. 52).

Положить тест на горизонтальную поверхность, защищенную от влаги и дать капле полностью впитаться, не допуская, чтобы она стекла с контрольного места. Полное время, необходимое для формирования изображения при комнатной температуре, составляет от 2 до 15 мин., в зависимости от состояния исследуемого моторного масла. Для более «старого» масла процесс полного формирования (проявления) изображения более длительный и может занять до 45 мин.

Рис. 52. Опытное применение индикаторного теста для моторного масла

Масляная смесь, попадая на фильтрующую хлопчатобумажную поверхность индикатора, замедляющую распространение масляного пятна между волокнами, разделяется на более простые составляющие, которые в зависимости от их летучести распределяются на различных расстояниях от места (эпицентра) нанесения капли.

После того как проба масла полностью растечется и впитается в бумагу, сформируется до четырех концентрических колец (рис. 53).

Рис. 53. Схема отпечатка масляной капельной пробы: 1 – сажа или механические примеси (антифрикционные добавки); 2 – базовая основа масла; 3 – вода (или гликоль); 4 – топливо

Главным этапом такого исследования является идентификация концентрических окружностей по интенсивности окраски, оценка их диаметров и сравнение полученного изображения с эталонной таблицей изображений.

По цвету внутреннего (самого темного) круга 1 с помощью специальной шкалы определяется содержание сажи и других загрязнений в масле. Чрезмерная концентрация сажи может быть вызвана неправильной регулировкой системы впрыска топлива, что приводит к его неполному сгоранию. Последствия этого – накопление сажи на клапанах и поршнях, что ухудшает теплообмен, увеличивает расход топлива и, как следствие, приводит к повышенному износу деталей двигателя. Кстати, большинство антифрикционных добавок и модификаторов, таких как графит, металлические порошки, алмазы, полимеры и т. п., также попадут в центральный круг и будут идентифицированы как загрязнения.

Второй круг на индикаторе 2 характеризует состояние базовой основы моторного масла – его окисление и старение. Эксплуатация двигателя с таким маслом приводит к повышенному расходу топлива, падению мощности двигателя, снижению компрессии.

Наружный контур второго круга характеризует наличие в масле конденсата или антифриза. Ровная линия свидетельствует об отсутствии воды в масле. Если же профиль 3 зигзагообразный (при этом снаружи контура может еще образоваться дополнительное желтое кольцо), то в масле присутствует влага. Если кольцо небольшого размера – то это простой конденсат влаги, что в целом не должно вызывать серьезного беспокойства, а если большого размера, то это означает наличие в масле антифриза. Его появление указывает на дефекты прокладки головки блока цилиндров и других уплотнителей, а также на возможную коррозию в системе охлаждения.

Попадание влаги в смазочные материалы приводит не только к значительному снижению их эксплуатационных свойств, но и к активизации коррозионных процессов в трущихся соединениях двигателя.

Наличие внешнего (самого светлого) кольца 4 указывает на присутствие в моторном масле топлива. Это говорит о неправильной регулировке системы впрыска, неверно выставленном зажигании и некоторых других дефектах. Наличие топлива в моторном масле приводит к снижению смазочных свойств масла, а значит, к повышенному износу деталей цилиндропоршневой группы.

Таким образом, попадание в смазочные материалы топлива, влаги, а также протекание окислительных процессов при работе существенно снижают их стабильность. Поверхностно – активные вещества восстановителей теряют свои свойства, вступают в реакцию с влагой и топливом, в результате не только снижается эффективность их применения, но и ухудшаются трибологические свойства базовых смазочных материалов.

Так, на рис. 54 представлена проба полусинтетического моторного масла Лукойл Супер 10 W -40 SG/CD после пробега 6 000 км, взятого из автомобиля S hevrolet‑Niva с общим пробегом 69 000 км.

Рис. 54. Отпечаток пробы моторного масла после пробега автомобилем 6 000 км

На отпечатке видны три характерных поля (концентрических окружностей). Внутреннее поле – равномерного цвета, без присутствия сажи и механических примесей. Наружная окружность с размытыми зигзагообразными краями, указывает на присутствие в пробе масла воды, но в небольшом количестве, скорее всего, это конденсат атмосферной влаги. При этом поле основы масла имеет коричневый цвет, что указывает на допустимый уровень качества моторного масла, т. е. оно еще может эксплуатироваться, ориентировочно 1500…2000 км пробега. Следов топлива в масле (наличия еще одной внешней окружности белого цвета) не обнаружено.

Для удобства контроля проб и систематизации полученных данных на индикаторном листе предусмотрены строки для внесения контрольных записей о диагностируемом автомобиле (пробеге автомобиля, сорте масла, сроках замены и др.) (см. рис. 55).

Рис. 55. Отпечаток капли моторного масла на тестовой бумаге с колонками для внесения контрольных записей

Оценочные таблицы составлены только для бензиновых и дизельных двигателей и не могут быть использованы для оценки качества биомоторного масла, а также в случае применения биотоплива (особенно биодизельного).

Перед введением восстановителей в смазочные материалы необходимо также проверить состояние уплотнений восстанавливаемого агрегата.

Главным условием длительной и надежной работы узлов является исправное состояние уплотнительных устройств (прокладок) и различных защитных кожухов. Значительные потери масла (течи) могут привести к выносу части компонентов восстановителя и снижению ожидаемых результатов воздействия.

Второй этап. Очистка систем автомобиля.

Провести очистку смазочной, топливной и охлаждающих систем специальными очистителями, заменить воздушный, топливный и масляный фильтры на новые, а затем заправить свежим моторным маслом до нижнего уровня (по щупу – указателю уровня), оставив часть масла на приготовление композиции с восстановителем и последующий долив, а также заменить антифриз, если это необходимо.

Не рекомендуется проводить очистку масляной системы двигателя автомобиля промывочными маслами, так как это ведет к снижению качества заливаемого затем моторного масла.

Третий этап. Подготовка и проведение обработки двигателя.

Операции безразборного восстановления двигателей внутреннего сгорания наиболее целесообразно проводить на станциях технического обслуживания автомобилей (СТОА), где специалисты контролируют процесс обработки с полным диагностированием двигателя и гарантируют правильное применение препарата. Однако, ввиду достаточной простоты, процесс обработки может быть осуществлен как на автотранспортном предприятии, так и в обыкновенном гараже (на автостоянке) и даже в пути.

Перед введением препараты должны иметь температуру не ниже +20 °C для полного их удаления из упаковки и легкости введения.

Категорически запрещается их подогрев на открытом огне, электроплитке и т. д. В этих целях их можно выдержать в теплом месте, под струей горячей воды или воздуха.

Непосредственно перед введением флакон (тубу, пузырек, канистру) с присадкой или добавкой необходимо тщательно встряхивать в течение 2…3 мин.

Полученную композицию смазочного материала (масла) и препарата тщательно перемешать в течение 3…4 мин. и только затем ввести в двигатель или приготовленный заранее необходимый объем моторного масла.

Операции по введению тефлоновых препаратов целесообразнее проводить на холодном двигателе, чтобы максимально уменьшить возможность преждевременной полимеризации ПТФЭ во время заливки.

После введения препарата пустить двигатель и осуществить контрольный пробег на 10…15 км или оставить его в рабочем состоянии минимум на 30 мин.

Обработанный автомобиль необходимо эксплуатировать для достижения более высоких технико – экономических показателей, так как оптимальные результаты от обработки достигаются к пробегу 1 500 км. К тому же, при длительном хранении компоненты восстановителей могут расслоиться, отложиться не в том месте, образовавшиеся покрытия подвергнуться коррозии и т. д. Так, если интенсивная эксплуатация автомобиля зимой не планируется, лучше отложить безразборное восстановление на весну.

Не следует увеличивать рекомендуемую изготовителем дозировку вводимых препаратов, что может привести к прямо противоположным результатам.

В остальных случаях следует руководствоваться прилагаемыми инструкциями предприятий – изготовителей.

Заключение

Подводя итоги знакомства с современными разработками нефтехимической промышленности для использования в различных смазочных материалах, топливе и технологических средах, необходимо отметить следующее.

Для безопасной и безотказной эксплуатации автомобиля с самого первого дня необходимо проведение качественного обслуживания, для которого выпускается огромное количество специальных присадок и добавок.

В настоящее время средства автохимии получили широкое распространение и составляют серьезную конкуренцию методам традиционного ремонта, так как:

– имеют более низкую стоимость;

– выполняют профилактические действия;

– позволяют сделать то, что порой невозможно сделать традиционными методами;

– их применение не требует специальных знаний и навыков.

При незначительных суммарных затратах на препараты безразборного сервиса (менее 1 % в год от общих затрат на эксплуатацию) их квалифицированное и своевременное применение не только оказывает существенное положительное влияние на надежность, экономичность и безопасность эксплуатации автомобиля, но и позволяет значительно облегчить проведение многих профилактических и ремонтных работ.

Регулярное применение специализированных средств автохимии позволяет избежать снижения эффективности работы узлов и агрегатов, уменьшить их износ, увеличить срок службы и снизить необходимость в услугах автосервиса. Все это позволяет сделать автомобиль надежнее, а потребителю экономить значительные средства.

Применение особого класса препаратов безразборного сервиса, так называемой автокосметики, о которой мы планируем рассказать в следующей книге, позволяет не только значительно продлить «молодость», но и создать прекрасное эстетическое восприятие Вашего автомобиля Вами и окружающими.

Желаем Вам и Вашему автомобилю долгой жизни и приятных поездок!

Счастливого пути!

Список литературы

1. Балабанов, В. И Восстановление работоспособности ДВС в процессе их эксплуатации / В. И. Балабанов // Автомобильная промышленность. – 1996. – № 8. – С. 16–18.

2. Балабанов, В. И. Безразборное восстановление трущихся соединений автомобиля. Методы и средства / В. И. Балабанов. – М.: «Астрель». – 2002. – 64 с.

3. Балабанов, В. И. Все о присадках и добавках для автомобилиста / В. И. Балабанов. – М.: Изд – во «ЭКСМО», 2008. – 240 с.

4. Балабанов, В. И. Нанотехнологические препараты автохимии для безразборного сервиса автомобиля / В. И. Балабанов, В. Ю. Болгов, В. В. Лехтер // Нанотехнологии, экология, производство. – 2009. – № 2. – С. 18–21.

5. Биоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития. Научное издание. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. – 404 с.

6. Гаркунов, Д. Н. Восстановление двигателей внутреннего сгорания без их разборки /Д. Н. Гаркунов, В. И. Балабанов // Тяжелое машиностроение. – 2000. —№ 2. – С. 18–23.

7. Кузнецов, А. В. Топливо и смазочные материалы /А. В. Кузнецов. – М .: КолосС, 2007. – 199 с.

8. Погодаев, Л. И. Структурно – энергетические модели надежности материалов и деталей машин /Л. И. Погодаев, В. Н. Кузьмин. – СПб.: Академия транспорта РФ, 2006. – 608 с.

9. 300 полезных советов атомобилисту. – М.: Изд – во AGA, 2010. – № 25. – 194 с.

10. Синельников, А. Ф. Автомобильные топлива, масла и эксплуатационные жидкости. Краткий справочник / А. Ф. Синельников, В. И. Балабанов. – М.: Издательство «За рулем», 2007. – 178 с.

Оглавление

Предисловие

Из истории автохимии

Базовые присадки к смазочным материалам

Препараты автохимии к моторным маслам

Очистители масляной системы и антитечи

Трансмиссионные присадки и добавки

Препараты для автоматических коробок передач

Пластичные смазки и добавки к ним

Топливные препараты

Присадки к бензинам

Октан-корректоры (бустеры)

Очистители бензиновых двигателей

Присадки к дизельному топливу

Очистители дизельного двигателя

Антигели (депрессорные присадки к дизтопливу)

Цетан-корректоры

Антидымные препараты

Бактерицидные препараты и антиобледенители

Биотопливные присадки

Препараты для охлаждающих жидкостей

Препараты для стеклоомывающих жидкостей

Безразборное восстановление работоспособности двигателя

Заключение

Список литературы Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg