Загрязнение моторных масел при зимней эксплуатации автомобилей

Введение. Надежность и срок службы двигателя во многом зависят от качества моторного масла. Без масла с надлежащим уровнем работоспособности двигатель внутреннего сгорания может страдать от износа, который во многих случаях приводит к отказу двигателя. Одним из факторов потери уровня качества моторного масла является его загрязнение. К примеру, кинематическая вязкость будет постепенно увеличиваться по мере того, как масло в двигателе начнет загрязняться сажей, грязью и шламом; или же оно может быть окислено. Если вязкость моторного масла слишком высока, двигатель должен совершать дополнительную работу для преодоления повышенного вязкостного сопротивления. Разбавление топливом и водой является одним из наиболее частых загрязнений в дизельных двигателях.
Материалы и методы. В работе приведены результаты исследования совокупного влияния воды и дизельного топлива на синтетическое моторное масло при различных их концентрациях. Оценка влияния загрязнений на изменение характеристик работоспособности смазочного материала, таких как кинематическая вязкость при 40^о С (измерение проводилось на автоматическом вискозиметре Штабингера SVM 3000), щелочное и кислотное число (значения получены с помощью автоматического титратора Titroline Alpha 20 Plus), а также измерение концентрации элементов-индикаторов моторного масла на оптико-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 7000.
Выводы. Наличие в моторном масле загрязнений приводит к росту кинематической вязкости, при эксплуатации моторного масла значение его щелочного числа становится меньше, а значение кислотного, наоборот, прирастает. Заменять моторные масла необходимо при снижении щелочного числа на 50% или по балансу щелочного и кислотного чисел.
Рамки исследования/возможность. Такого вида моделирование эксплуатационных воздействий низких температур позволяет понять, какова динамика ухудшения состояния масла и оценить изменение его работоспособности в процессе использования.
Оригинальность/ценность. Проведенное исследование может являться основой для разработки рекомендаций по совершенствованию технического обслуживания двигателей внутреннего сгорания для предприятий, имеющих в своем распоряжении автомобили с дизельными двигателями с целью увеличения ресурса силовых агрегатов и сокращения эксплуатационных затрат.

1. Wang Y., Zhuang Y., Yao M. Qin Y, Zheng Zh. An experimental investigation into the soot particle emissions at early injection timings in a single-cylinder research diesel engine. Fuel. 2022. 316: 123288. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123288.

2. Zhang Ch., Li Y., Liu Zh., Liu J. An investigation of the effect of plateau environment on the soot generation and oxidation in diesel engines. 2022. Energy. 253:124086. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124086.

3. E. J., Xu W., Ma Y., Tan D., Peng Q., Tan Y., Chen L. Soot formation mechanism of modern automobile engines and methods of reducing soot emissions: A review. Fuel Processing Technology. 2022. 235:107373, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107373.

4. Wolak A., Molenda J., Zając G., Janocha P.Identifying and modelling changes in chemical properties of engine oils by use of infrared spectroscopy. Measurement. 2021: 186.110141. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110141.

5. Пашукевич С. В. Классификация загрязнителей моторных масел для дизельных двигателей. Вестник СибАДИ. 2022. № 1(83).С. 84–100. DOI 10.26518/2071-7296-2022-19-1-84-84-100.

6. Корнеев С. В. Влияние воды на изменение показателей качества моторного масла. Вестник СибАДИ. 2021. № 4(80). С. 406–415. DOI 10.26518/2071-7296-2021-18-4-406-415.

7. Korneev S. V., Bakulina V. D., Yarmovich Y. V., Pashukevich S. V. Influence of base oils on changes in the performance characteristics of motor oils when exposed to high temperatures and diluted with fuel. AIP Conference Proceedings. 2021. 020001. DOI 10.1063/5.0075527.

8. 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: pp. 251-263. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.009

9. 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: pp 112-123. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.07.002.

10. Tormos B., Novella R., Gomez-Soriano J., García-Barberá A., Tsuji N., Uehara I., Alonso M. Study of the influence of emission control strategies on the soot content and fuel dilution in engine oil. Tribology International. 2019. 136: pp. 285-298. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.03.066.

11. 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.

12. 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.

13. Huang Y., Ng E. C.Y., Yam Ya, Lee C. K.C., Surawski N. C., Mok W., Organ B., Zhou J. L., Chan E. F.C. Impact of potential engine malfunctions on fuel consumption and gaseous emissions of a Euro VI diesel truck. Energy Conversion and Management. 2019. 184: pp. 521-529. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.01.076.

14. Jamil A., Baharom M. B., Aziz A. R. A. IC engine in-cylinder cold-flow analysis – A critical review. Alexandria Engineering Journal. 2021. 60: pp. 2921-2945. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.01.040.

15. Yadav G., Tiwari S., Jain M.L. Tribological analysis of extreme pressure and anti-wear properties of engine lubricating oil using four ball tester. Materials Today: Proceedings. 2018. 5: pp. 248-253. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.079.

16. Salehi F. M., Morina A., Neville A. The effect of soot and diesel contamination on wear and friction of engine oil pump. Tribology International. 2017. 115: pp. 285-296. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.05.041.

17. Omar A. Al Sh., 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.

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

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.