Затраты на обслуживание неразрывно связаны с надежностью и ресурсом автомобилей и двигателей. Надежность любого автомобиля определяется при проектировании, конструировании, сборке и зависит от условий эксплуатации. Приблизительно в 40% случаев простой автомобиля в ремонте обусловлен отказами двигателей. Причем, примерно 40% приходится на отказы двигателя, связанные с износом пар трения. А износ пар трения, в свою очередь, обусловлен несовершенством смазочных процессов в связи с ухудшающимися эксплуатационными свойствами моторных масел. В процессе эксплуатации автомобиля при работе двигателя в тяжелых условиях (высокие температуры) ускоряется процесс старения масла, снижаются его смазывающие свойства, что требует корректирования и обоснования периодичности его замены.

Обеспечение надёжности и долговечности двигателей внутреннего сгорания является важной задачей в отрасли эксплуатации транспортных средств. Одним из наиболее важных направлений является контроль качества и состояния моторных масел в условиях эксплуатации, а также обоснование браковочных показателей для оценки качества работающих масел и определение срока их службы.

В инструкции по эксплуатации двигателей четко определены категория качества применяемого масла и периодичность его замены. Однако жизненный цикл транспортного средства может быть достаточно продолжительным, и за это время качество выпускаемых моторных масел постоянно растет. Возникает дилемма для больших автотранспортных предприятий: либо производить замену моторного масла в соответствии с инструкцией по эксплуатации, либо организовать замену, исходя из его физико-химического состояния. Поэтому совершенствование профилактики смазочной системы, в том числе периодизации замены моторного масла, является на сегодняшний день актуальной проблемой в эксплуатации транспорта.

Эффективность смазочных способностей масла зависит от сочетания различных факторов, определяющих в совокупности характер влияния его на износ и трение смазываемых поверхностей. Эффективность смазочных материалов зависит от свойств, которые изменяются в процессе эксплуатации; состояния трущихся поверхностей, в том числе от их изменений в процессе эксплуатации; характера взаимодействия между компонентами масла, трущимися поверхностями и покрывающими их окисными плёнками; параметров трения (скорость, нагрузка, температура)[1]. Известно также, что смазочное масло способно обеспечивать заданный ресурс только при точном соответствии его свойств конструкции агрегата и режиму его эксплуатации[2].

Для определения состояния моторного масла необходимо знать значения его эксплуатационных показателей. В качестве основных показателей, которые характеризуют эксплуатационные свойства масел, принимают: плотность, вязкость, индекс вязкости, температуру вспышки в открытом тигле, содержание воды и примесей, щелочность и кислотность. В таблице 1 приведены предельные значения некоторых из них.

Таблица 1. Предельные значения эксплуатационных характеристик масел

В данной работе для экспериментальной оценки изменения показателей состояния моторных масел в процессе эксплуатации определены следующие его параметры: кинематическая вязкость, температура вспышки в открытом тигле, щелочное число, плотность при 20 ^ОС, индекс вязкости, а также цвет моторного масла. Цвет моторного масла изменяется на протяжении его наработки и зависит в совокупности от всех параметров, характеризующих эксплуатационные свойства масла.

Отбор проб моторного масла в ходе эксплуатации автомобилей для определения показателей масла проводился в течение 10000 км. Пробы брались через 200 км в течение первой тысячи и далее через 1000 км  на прогретом двигателе через несколько минут после его остановки из отверстия для масляного щупа. Для отбора использовался медицинский шприц, пластиковая трубка, а также стеклянный резервуар. Также были взяты пробы свежего и отработавшего масла.

Значения показателей моторных масел определялись в лабораторных условиях согласно соответствующим ГОСТ определения характеристик моторных масел. Цвет проб моторных масел определялся при помощи колориметра колориметр  NH-300. Работа с прибором для измерения цвета сводится к сравнению цвета свежей пробы масла с цветом пробы работавшего масла. Прибор сравнивает цвета проб масла, хранящиеся в его памяти в виде цифровой информации, и рассчитывает цветовое различие ΔE, которое в данном исследовании является параметром цвета моторного масла.

В качестве объекта исследования выбраны всесезонные моторные масла Kixx G1 5W-30 и Mobil Ultra 10W-40, которые применялись на бензиновых двигателях легковых автомобилей Шевроле Лачетти и ВАЗ 2114 соответственно. Характеристики масел, выбранных для исследования, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики товарных моторных масел

Исследование проб моторных масел показало, как изменяются характеристики масел в процессе эксплуатации, а анализ изменения показателей позволил сделать выводы о сроках  замены масел.

Результаты исследования моторного масла Kixx  5W-30 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты исследования моторного масла Kixx  5W-30.

Изменение кинематической вязкости масла на бензиновом двигателе не должно превышать 20% от вязкости свежего масла. В данном случае при достижении пробега 7000 км вязкость уменьшилась более чем на 20%. При этом после отметки 7000 км резко начала расти интенсивность изменения вязкости в сторону уменьшения. Резкое изменение вязкости после заливки масла в двигатель говорит о смешивании свежего масла с остатками масла отработавшего.

Предельным значением температуры вспышки масла является ее уменьшение на 20°C. В данном исследовании температура вспышки уменьшилась на 22 °C уже при 5000 км пробега.

Для автомобильных моторных масел индекс вязкости должен быть не менее 90. Индекс вязкости моторного масла Kixx 5W-30 при  пробеге 8000 км равнялся 81.

Для кислотного числа при наличии в масле щелочных присадок нет предельно допустимого значения. Но увеличение интенсивности изменения кислотного числа говорит о резком изменении содержания кислотных соединений в моторном масле. В данном исследовании кислотное число к моменту замены масла увеличилось в 2 раза.

Плотность также не имеет точного предельного значения, но увеличение интенсивности ее изменения после пробега 7000 км свидетельствует об ухудшении качества моторного масла. Скачок увеличения плотности после заливки масла объясняется смешиванием с отработанным маслом, оставшимся в системе смазки.

Цвет моторного масла резко изменился после заливки масла в двигатель и его работы в течение нескольких минут на холостых оборотах. Это свидетельствует о том, что свежее масло смешалось с остатками отработанного масла в системе смазки двигателя, а также о работе моющих присадок. После 7000 км интенсивность изменения цветового параметра ΔЕ стала резко увеличиваться. Быстрое изменение цвета не желательно для работы двигателя, так как может быть причиной образования осадков. При высоком содержании  отложений в масле возникают нежелательные явления в работе двигателя, нарушается работа масляного фильтра, нарушается температурный режим двигателя, изменяется давление в системе смазки.

В таблице 4 представлены  результаты исследования моторного масла Mobil Ultra 10W-40.

Таблица 4. Результаты исследования моторного масла Mobil Ultra 10W-40.

Кинематическая вязкость моторного масла Mobil Ultra 10W-40 при эксплуатации на автомобиле снизилась на 20% в интервале пробега от 8000 до 9000 км. После 7000 км пробега увеличилась интенсивность изменения вязкости и стала резко снижаться.

Температура вспышки снизилась на 21°C уже к пробегу 4000. Данный факт свидетельствует о разбавлении масла частицами несгоревшего топлива и, возможно, о негерметичности системы смазки.

Индекс вязкости к пробегу 10000 км не достиг предельного значения, но после 7000 увеличилась интенсивность его изменения. Также после 7000 км начало резко возрастать кислотное число, увеличившись к пробегу 9000 км почти в 2 раза.

Плотность масла Mobil Ultra 10W-40 в отличие от Kixx G1 5W-30 возрастала на протяжении всей наработки от заливки до замены. При этом после 7000 км интенсивность изменения плотности увеличилась. Возможными причинами увеличения плотности являются негерметичность системы охлаждения и увеличение количества продуктов неполного сгорания в моторном масле.

Параметр цвета моторного масла начал резко возрастать после 8000 км, что свидетельствует об увеличении интенсивности загрязнения моторного масла продуктами отложений в двигателе.

Проведенные исследования моторных масел показали, что их эксплуатационные свойства ухудшились раньше, чем гарантируют производители. Поэтому для увеличения надежности двигателя необходимо контролировать состояние качества масел, и на основании этого корректировать сроки его замены.

1. Розенберг Ю. А., Влияние смазочных масел на долговечность и надежность деталей машин, М., 1970
2. Ковальский, Б.И. Методы и средства повышения эффективности использования смазочных масел / Б.И. Ковальский – Новосибирск: Наука.  2005. – С. 34.

Все статьи автора «Вишняков Анатолий Владимирович»