Файл: Башаев В.Е. Потери присадок в автомобильных фильтрах тонкой очистки масла.pdf

§ 2. Случай десорбции присадки из насыщенного ею фильтра в раствор масла с концентрацией меньшей, чем равновесная для фильтра

Этот случай, как уже указывалось, не менее Еажен, чем только что описанный. Действительно, при работе двигате­ ля присадка, находящаяся в масле не только адсорбируется

присадкой фильтрующий элемент типа Р-1, причем для на­ сыщения фильтра использовалось масло АС-6НКЗ с 10% присадки СБ-3. Затем после установления равновесной кон­ центрации присадки, масло из системы было удалено, а вместо него в систему было заправлено масло без присад­ ки. Таким образом, через фильтр, насыщенный присадкой, осуществлялась прокачка исходного масла, вообще не со­ держащего присадки. Условия испытания были такими же, как в предыдущем опыте, за исключением температуры, которая поддерживалась на уровне 80°С. Полученные ре­ зультаты представлены на рис. 47: слева в виде изменения поверхностного натяжения масла в системе, справа—в виде изменения величины концентрации присадки в масле. Ниж­ няя кривая левого графика и верхняя кривая правого гра­ фика относятся к процессу насыщения нового фильтра при­ садкой из масла АС-бНКЗ+10% СБ-3, другие два графика — к процессу, происходящему при прокачке через насыщен­ ный присадкой фильтр чистого масла. После наступления равновесия концентрация присадки, оставшейся в масле, составила 4%. Следовательно, фильтр адсорбировал 6%. Когда же через фильтр с присадкой началась циркуляция масла без присадки, то, как показывает нижняя кривая на правом графике, присадка из фильтра начала вытесняться в масло. Примерно через 2 я циркуляции установилась рав­ новесная концентрация присадки в масле 2,7%. Следователь­ но, в самом фильтре осталось 3,3% СБ-3, т. е. распределение концентраций присадки между адсорбционным слоем и ра­ створом составляет:

ЛГ= — = 1,22.

2,7

Если обратиться к графику рис. 34. на котором пред­ ставлены изотермы адсорбции присадки фильтром Р-1 при

85

различных начальных концентрациях, то можно увидеть, что при адсорбции присадки из 6 % раствора ее в АС-6 све­ жим фильтром коэффициент распределения имеет большее значение. Не вдаваясь в детали этого вопроса, который мог бы явиться объектом самостоятельного исследования, можно констатировать, что при падении концентрации присадки в масле ниже равновесной, присадка, поглощенная фильтром частично десорбируется в масло до тех пор, пока вновь не наступит равновесие. Таким образом, фильтр может рассма­ триваться как известного рода аккумулятор присадки, кото­ рый в начальной стадии циркуляции масла (до установления равновесной концентрации) поглощает присадку, а затем по мере падения ее в масле выделяет присадку.

Рис. 47. 1—не работающий фильтр Реготмас; 2—фильтр Реготмас, на­ сыщенный присадкой в предыдущем опыте.

Однако из этого не следует делать ошибочного вывода о том, что благодаря описанному явлению присутствие силь­ но адсорбирующего присадку фильтра в двигателе не яв­ ляется отрицательным фактом.

Действительно, адсорбция присадки ФТО приводит к уменьшению ее количества в масле. Благодаря этому при постоянном распределении присадки между маслом и под­ лежащими стабилизации примесями количество ее, адсор­ бированное на последних, падает. Следствием же недостатка моющей присадки является низкая стабильность дисперсной системы: масло —примеси. Применение же не адсорбирую­ щего присадку фильтра позволило бы при одинаковой ее начальной концентрации увеличить стабильность системы за счет большего количества присадки, адсорбирующегося на примесях или получить ту же стабильность системы при меньшей начальной концентрации.

8 6

Р а з д е л ІИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРИСАДКИ ФИЛЬТРАМИ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ НА ДВИГАТЕЛЕ ГАЗ-51

Учитывая положительное влияние повышения тем­ пературы на десорбцию присадки с фильтра было принято решение о проверке этого вопроса непосредственно на дви­ гателе. Результаты данной работы изложены в настоящем разделе.

§ 1. Влияние температуры масла в корпусе ФТО на отфильтровывание присадки при заводской регулировке элементов масляной системы двигателя

Как показывает название данного параграфа, поставлен­ ная задача решалась применением в одном случае обогрева, а в другом—охлаждения корпуса ФТО масла, при неизмен­ ной заводской регулировке элементов масляной системы двигателя, в том числе редукционных клапанов.

Было проведено два 150-часовых испытания масла АС-бНКЗс 10% СБ-3 на двигателе ГАЗ-51 в стендовых усло­ виях. Каждое испытание состояло из пятидесяти 3-часовых этапов. В каждом этапе поддерживался следующий режим.

После каждого этапа двигатель останавливался на 10 мин для осмотра. Долив масла по мере его угара производился через каждые три этапа до метки на щупе в картере. При первом испытании температура масла в корпусе ФТО под­ держивалась на уровне 20°С, во втором —120°С. Для этой цел , стандартный корпус фильтра был оборудован жидкост­ ной рубашкой, через которую при помощи ультратермостата ТС-24 прокачивался этиленгликоль. Ультратермостат обеспе-

87

чивал поддержание требующейся температуры с высокой точностью. При холодном режиме работы фильтра к ультра­ термостату подключался дополнительный холодильник.

Испытания проводились на одном и том же двигателе, прошедшем предварительную обкатку. После окончания ис­ пытаний двигатель разбирался для микрометража и оценки склонности масла к образованию лаковых отложений и на­ гаров.

В связи с тем, что испытанию подвергалась присадка моющего типа, ожидаемый эффект от прогрева фильтра в первую очередь предполагалось обнаружить по разнице в количестве и характере отложений на поршнях двигателя.

Однако, вопреки ожиданиям, в обоих испытаниях были получены примерно одинаковые результаты. Этот факт на­ ходится в противоречии с общеизвестным положением физи­ ческой химии о том, что при физической адсорбции повыше­ ние температуры среды приводит к уменьшению количества адсорбируемого вещества. Интересно отметить, что анало­ гичные результаты были полу чены для другой присадки в уже упоминавшейся работе М. А. Сеничкина [5]. Указанный автор предполагал, что интенсификация процесса отфильтровывания присадки при повышении температуры происходит за счет улучшения диффузии растворенной в масле присадки к поверхностям фильтрующей среды и частично за счет термического разложения присадки.

В связи с изложенным было необходимо разобраться в возникшем противоречии и дать ему объяснение, подкреп­ ленное опытными данными.

Проведенные испытания носили сравнительный характер, при которых, как известно, воспроизводимость получающихся результатов зависит от идентичности поддержания пара­ метров режима испытания. В практике сравнительных испы­ таний известны случаи, когда отклонение в одном из пара­ метров режима работы двигателя приводило к резко разня­ щимся результатам испытаний одного и того же образца. К числу таких параметров следует отнести нагрузку двигателя, число оборотов коленвала в минуту, температуру охлаж­ дающей воды, масла и ряд других. В связи с тем, что в обоих испытаниях применялось одно и то же масло АС-6НКЗ + + 10% СБ-3, а режим испытания отличался только величи­ ной температуры масла в корпусе ФТО, в качестве кон­ трольных параметров для проверки идентичности режима были выбраны температура масла и его расход. На рис. 48 представлен график изменения указанных показателей в зависимости от времени работы двигателя. Анализ приведен­ ных данных показывает, что несмотря на автоматическую систему поддержания температуры масла в картере двигателя, сохранить высокую идентичность поддержания этого пара­

8 8

метра в процессе обоих испытаний не удалось. Действительно на протяжении 20 я работы двигателя от начала и 40еот конца испытаний температура масла в картере при горячем фильтре значительно ( до 30°С) отличалась от таковой при испыта­ ниях с холодным фильтром. То есть'в течение 40% времени температура масла в двух испытаниях отличалась на 15—30%, что не могло не отразиться на результатах в сторону уве­ личения отложений при горячем фильтре. Что касается долива свежего масла, то здесь при холодном фильтре в процессе всего испытания было долито свежего масла 21 кг,. а при горячем фильтре—16,5 кг, т. е. почти на 25% меньше.. Это также должно было отразиться на увеличении загрязне­ ний в двигателе при горячем фильтре.

Рис. 48. 1—испытание с подогреваемым фильтром; 2—испытание с ох­ лаждаемым фильтром.

Резюмируя изложенное, можно констатировать, что в данном случае одной из причин несовпадения результатовмоторных испытаний и на безмоторном стенде является не­ достаточно хорошее соблюдение идентичности режима работы. двигателя в моторных испытаниях.

Для решения поставленной задачи были проведены еще два сравнительных испытания продолжительностью по 45 я. В целях устранения отмеченных выше недостатков в этих испытаниях вместо переменного режима был использован постоянный режим работы двигалеля, аннулирована про­ межуточная разборка и сборка двигателя между испы­ таниями, сокращена общая продолжительность испытания и вместо масла АС-6 было использовано масло Д-11. Для удоб­ ства обслуживания двигателя были сохранены 3-часовые этапы, в которых только первые и последние 15 мин дви­ гатель работал на холостом ходу (прогрев и охлаждение мотора), а остальные 2,5 я на постоянном режиме:

п= 1600 обIмин, N = 40 л. с.,

89'

уровне 18°С, горячего—на уровне 130°С.

В связи с тем, что для обеспечения максимальной иден­ тичности условий испытания была исключена промежуточная переборка двигателя и сокращена продолжительность его работы, в качестве показателя отфильтровываемое™ присад­ ки из масла, как и в опытах на безмоторной установке,

использовали изменения величины поверхностного натяжения масла, по которым при помощи градуи­ ровочной кривой (рис. 49) опреде­ лялись изменения концентрации присадки в функции времени испы­ тания. Для большей достоверности результатов были определены так­ же моющие свойства по методу ПЗВ (ГОСТ 5726-53) свежего масла Д-11 -г Ю% СБ-3, а также конеч­ ных проб после 45-часовых испы­ таний с холодным и горячим филь­ тром. Полученные результаты пред­

ставлены в табл. 24. Из последней Рис. 49. Масла Д—11 (бак), видно, что при горячем режиме

присадки СБ-3.

величина поверхностного натяже­ ния масла за 45 ч работы мало изменяется, а моющие свойства по методу ПЗВ у конечной

пробы масла оцениваются в 1 балл.

При испытаниях с холодным фильтром зафиксировано большее повышение поверхностного натяжения масла в кар­ тере, что свидетельствует об уменьшении концентрации присадки. Это подтверждается также результатами оценки моющих свойств на установке ПЗВ конечной пробы масла. Однако и в этих испытаниях, несмотря на низкую темпера­ туру, не наблюдалось извлечения присадки фильтром в таких размерах, как это имело место на безмоторной установке. Действительно, о = 30,3 данкм для конечной пробы согласно графика рис. 49 соответствует содержанию присадки в масле, равному 6,8%, обеспечивающему моющие свойства в 2,5 бал­ ла. В опытах нее на безмоторной установке при 20°С было получено соответственно 1,8% СБ-3, что соответствует 4,3 балла по методу ПЗВ при испытании масла АС-6НКЗ + 10% СБ-3.

Детальный анализ обнаруживаемого расхождения в ре­ зультатах безмоторных и моторных испытаний позволил предположить, что, по-видимому, основной причиной его яв­

90