Классификация загрязнителей моторных масел для дизельных двигателей

Введение. Ухудшение состояния моторного масла в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) напрямую связано с попаданием в картер различного рода загрязнителей. В зависимости от типа загрязнения изменяется вид отложений на поверхностях деталей двигателя. Нельзя не отметить тот факт, что на работоспособность моторного масла чрезвычайно влияет процесс окисления, органические кислоты, возникающие в течение него, способствуют появлению коррозии на деталях ДВС. Также невосполнимый ущерб наносят вода, дизельное топливо, охлаждающая жидкость, частицы сажи, асфальтены и т. д.
Материалы и методы. В данной работе представлены результаты широкого литературного обзора, направленного на изучение основных типов загрязнителей моторных масел. Приведены классификации по агрегатному состоянию загрязнителей, а также по возможным путям их проникновения в смазочный материал. Наиболее узко в данной статье рассмотрены жидкостные загрязнители. Для демонстрации негативного влияния попадания в моторное масло загрязнений приведены фотографии деталей двигателя внутреннего сгорания с отложениями, находящимися на поверхностях составных частей ДВС.
Результаты. Приведена классификация основных загрязнителей моторных масел, указаны последствия, возникающие вследствие попадания инородных соединений в рассматриваемый смазочный материал.
Заключение. Установлено воздействие загрязнителей на детали ДВС и смазочного материала. На основе классификации можно судить о причинах попадания и возможных последствиях воздействия загрязнений на работу двигателя.

1. Al S. O. A., Salehi F. M., Farooq U., Morina A., Neville A. Chemical and physical assessment of engine oils degradation and additive depletion by soot. Tribology International. 2021. 160. 107054. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107054

2. Rostek E., Babiak M. The experimental analysis of engine oil degradation utilizing selected thermoanalytical methods. Transportation Research Procedia. vol. 40. 2019. pp. 82-89. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2019.07.014

3. Heredia-Cancino J. A., Ramezani M., ÁlvarezRamos M. E. Effect of degradation on tribological performance of engine lubricants at elevated temperatures. Tribology International. 2018. 124: 230–237. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.04.015

4. Mohanty S., Hazra S., Paul S. Intelligent prediction of engine failure through computational image analysis of wear particle. Engineering Failure Analysis. 2020. vol. 116. pp. 104731. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104731

5. Deulgaonkar V. R., Ingolikar N., Borkar A., Ghute S., Awate N. Failure analysis of diesel engine piston in transport utility vehicles. Engineering Failure Analysis. 2021. 120: 105008, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.105008.

6. Notay R. S., Priest M., Fox M. F. The influence of lubricant degradation on measured piston ring film thickness in a fired gasoline reciprocating engine. Tribology International. 2019. 129: 112–123. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.07.002

7. Sun Z., Wang Y., Yuan Ch. Influence of oil deposition on the measurement accuracy of a calorimetric flow sensor. Measurement. 2021. 185: 110052. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110052.

8. Bagi S., Sharma V., Aswath P. B. Role of dispersant on soot-induced wear in Cummins ISB engine test. Carbon. 2018. 136: 395-408. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.04.066.

9. Raposo H., Farinha J.T, Fonseca I., Galar D..Predicting condition based on oil analysis – A case study. Tribology International. 2019. 135: 65-74. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.01.041.

10. Vaitkunaite G., Espejo C., Wang Ch., Thiébaut B., Charrin C., Neville A., Morina A.. MoS tribofilm distribution from low viscosity lubricants and 2 its effect on friction. Tribology International. 2020. 151: 106531. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106531.

11. Baskov V., Ignatov A., Polotnyanschikov V. Assessing the influence of operating factors on the properties of engine oil and the environmental safety of internal combustion engine. Transportation Research Procedia. 2020. 50: 37-43. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2020.10.005.

12. Esfe M. H., Esfandeh S., Arani A. A. A. Proposing a modified engine oil to reduce cold engine start damages and increase safety in high temperature operating conditions. Powder Technology. 2019. 355: 251-263. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.009.

13. Wang Y., Chen Yu, Liang X., Tan P., Deng S. Impacts of lubricating oil and its formulations on diesel engine particle characteristics. Combustion and Flame. 2021. 225: 48-56. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.10.047.

14. Vrcek A., Hultqvist T., Baubet Y., Björling M., Marklund P., Larsson R. Micro-pitting and wear assessment of engine oils operating under boundary lubrication conditions. Tribology International. 2019. 129: 338-346. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.08.032.

15. Laad M., Jatti V. K. S. Titanium oxide nanoparticles as additives in engine oil, Journal of King Saud University - Engineering Sciences. 2018. 30: 116-122. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2016.01.008.

16. Li D., Kong N., Zhang B., Zhang Bo, Li R., Zhang Q. Comparative study on the effects of oil viscosity on typical coatings for automotive engine components under simulated lubrication conditions. Diamond and Related Materials. 2021. 112: 108226. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.108226.

17. Zhang W., Zhang Z., Ma X., Awad O. I., Shuai Y.Li, S, Xu H. Impact of injector tip deposits on gasoline direct injection engine combustion, fuel economy and emissions. Applied Energy. 2020. 262 : 114538. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114538.

18. Tormos B., Pla B., Bastidas S., Ramírez L., Pérez T. Fuel economy optimization from the interaction between engine oil and driving conditions. Tribology International. 2019. 138: 263-270. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.05.042.

19. Slavchov R. I., Salamanca M., Russo D., Salama I., Mosbach S., Clarke S. M., Kraft M., Lapkin A. A., Filip S.V. The role of NO2 and NO in the mechanism of hydrocarbon degradation leading to carbonaceous deposits in engines. Fuel. 2020. 267:117218. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117218.

20. Burke R.D., Madamedon M., Williams R. Newly identified effects of injector nozzle fouling in diesel engines. Fuel. 2020. 278:118336. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118336.

21. Olabi A.G., Maizak D., Wilberforce T. Review of the regulations and techniques to eliminate toxic emissions from diesel engine cars. Science of The Total Environment. 2020. 748: 141249. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141249.

22. Qian Y., Li Z., Yu L., Wang X., Lu X. Review of the state-of-the-art of particulate matter emissions from modern gasoline fueled engines. Applied Energy. 2019. 238: 1269-1298. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.179.

23. Sujesh G., Ramesh S. Modeling and control of diesel engines: A systematic review. Alexandria Engineering Journal. 2018. 57: 4033-4048. https://doi.org/10.1016/j.aej.2018.02.011.

24. Kozina A., Radica G., Nižetić S. Analysis of methods towards reduction of harmful pollutants from diesel engines. Journal of Cleaner Production. 2020. 262: 121105. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121105.

25. Ferraro G., Fratini E., Rausa R., Baglioni P. Impact of oil aging and composition on the morphology and structure of diesel soot. Journal of Colloid and Interface Science. 2018. 512: 291-299. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.10.033.

26. Xu H.T., Luo Z.Q., Wang N., Qu Z.G., Chen J., An L. Experimental study of the selective catalytic reduction after-treatment for the exhaust emission of a diesel engine. Applied Thermal Engineering. 2019. 147: 198-204. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.10.067.

27. Haas F. M., Won S. H., Dryer F. L., Pera C. Lube oil chemistry influences on autoignition as measured in an ignition quality tester. Proceedings of the Combustion Institute. 2019. 37:4645-4654. https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.06.165.

28. Kalghatgi G. Is it really the end of internal combustion engines and petroleum in transport? Applied Energy. 2018. 225: 965-974. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.05.076.

29. Abián M., Martín C., Nogueras P., SánchezValdepeñas J., Rodríguez-Fernández J., Lapuerta M., Alzueta M. U. Interaction of diesel engine soot with NO2 and O2 at diesel exhaust conditions. Effect of fuel and engine operation mode. Fuel. 2018. 212: 455-461. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.025.

30. Deulgaonkar V. R., Pawar K., Kudle P., Raverkar A., Raut A. Failure analysis of fuel pumps used for diesel engines in transport utility vehicles. Engineering Failure Analysis. 2019. 105: 1262-1272. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.07.048.

31. Venkatachalam G., Kumaravel A. Experimental Investigations on the Failure of Diesel Engine Piston. Materials Today: Proceedings. 2019. vol. 16. pp. 1196-1203. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.05.214.

32. Hu C., You G., Liu J., Du Sh., Zhao X., Wu S. Study on the mechanisms of the lubricating oil antioxidants: Experimental and molecular simulation. Journal of Molecular Liquids. 2021. 324:115099. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.115099.

33. Agocs A., Nagy A. L., Tabakov Z., Perger J., Rohde-Brandenburger J., Schandl M., Besser Ch., Dörr N. Comprehensive assessment of oil degradation patterns in petrol and diesel engines observed in a field test with passenger cars – Conventional oil analysis and fuel dilution. Tribology International. 2021. 161:107079. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107079.

34. Rossegger B., Eder M., Vareka M., Engelmayer M., Wimmer A. A novel method for lubrication oil consumption measurement for wholistic tribological assessments of internal combustion engines. Tribology International. 2021. 162: 107141. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107141.

35. Temizer I., Cihan O. Experimental and numerical evaluation of combustion analysis of a DI diesel engine. Energy Reports. 2021. 7: 5549-5561. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.08.192.

36. Korneev S.V., Permyakov V.B., Bakulina V.D., Yarmovich Y.V., Pashukevich S.V. Influence of high temperatures on changes in the performance characteristics of motor oils when diluted with fuel. AIP Conference Proceedings: “Oil and Gas Engineering, OGE 2020” 2020: 020010. https://doi.org/10.1063/5.0026994

37. Остриков В.В., Афоничев Д.Н., Оробинский В.И., Балабанов В.И. Удаление продуктов старения из работающих моторных масел без их слива из картеров двигателей машин // Химия и технология топлив и масел. 2020. № 3. С. 18-21.

38. Утаев С.А. Закономерности накопления загрязняющих примесей моторных масел в процессе эксплуатации двигателей // Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2. С. 207-214.

39. Зазуля А.Н., Белов С.А. Изменение свойств моторного масла во время эксплуатации в дизельном двигателе // Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов. 2020. № 1. С. 5-8.

40. Остриков В.В., Сазонов С.Н., Афоничев Д.Н., Козлов В.Г. Изменение вязкости моторного масла как показатель технического состояния двигателя внутреннего сгорания и свойств смазочного материала // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. № 3. С. 54-61.

41. Бусин И.В., Остриков В.В., Корнев А.Ю. Технология очистки работающего моторного масла от продуктов старения // Наука в центральной России. 2015. № 3 (15). С. 82-87.

42. Корнеев С.В., Пашукевич С.В. Влияние воды на изменение показателей качества моторного масла // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2021. Т. 18. № 4 (80). С. 406-415.