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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.08.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Прежде чем приступить к анализу возможных схем

осуществления термостатируемой

тонкой фильтрации масла

в двигателе, необходимо выяснить зависимость температуры

десорбции от типа и концентрации

присадок.

Для указанной цели были проведены специальные опыты для присадок СБ-3, БФК и ИНХП-21. Для присадки СБ-3, как уже указывалось, опыты проводились на большой установке с натурными фильтрами типа Р-1. Полученные данные были представлены ранее на рис. 44, из которого следует:

1)для каждой постоянной концентрации присадки СБ-3

вмасле скорость десорбции возрастает с повышением тем­ пературы масла в зоне контакта его с фильтрующим эле­ ментом;

2)температура 100% десорбции присадки с фильтрую­

щего элемента зависит от первоначальной

концентрации

ее

в масле, причем с уменьшением

последней

 

указанная тем­

пература падает.

 

 

 

 

 

Из кривых рис. 44 также видно, что для

масла АС-6 +

+ 10% СБ-3 температура 100%

десорбции

равна

138°С,

а

для масла АС-6+ 2% СБ-3—120°С.

присадки СБ-3

в

Как указывалось ранее, концентрация

маслах различного назначения колеблется в

пределах от

2

до 10%. Кроме того, обосновывая

температурный

интервал

исследования, указывалось, что практически приемлемой

максимально допустимой температурой

масла

следует

счи­

тать t — 120°С. При этой температуре

адсорбция

присадки

с 0,84

г СБ-3

снизится до

0,48

 

г СБ-3

■для

масла

 

г

фильтра

 

 

 

г фильтра

 

 

с 10% СБ-3. А для масла с 6%

СБ-3 адсорбция

снижается

с 0,5 до 0,13—2

^ •

Для масла

с

2%

СБ-3

адсорбция

 

 

г фильтра

 

 

 

 

 

 

 

 

присадки на фильтре при t = 120°С

равна

нулю.

Учитывая

то, что присадка СБ-3

в процессе

работы

двигателя рас­

ходуется на стабилизацию примесей,

на адсорбцию на метал­

лических

поверхностях,

т. е. на

процессы,

не связанные с

адсорбцией на фильтрах, можно предполагать, что ее

фак­

тическая

концентрация

в масле

в начальный

период работы

будет ниже 10%.

Благодаря указанному, работа фильтра при

t = 120°С приведет к заметному уменьшению

адсорбции на

нем

присадки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

На рис. 56 приведены результаты

аналогичных опытов

масел с присадками

БФК и ИНХП-21, входящими,

как и

присадка СБ-3, в состав композиций присадок для моторных масел различного назначения. Как видно из изображенных на указанных фигурах кривых, характер нх протекания такой

101


же, как и для присадки СБ-3. Причем при t = 120°С адсорб­

ция присадки БФК из

масла АС-6+ 9,1% БФК снижается с

8,3 до 4,7

—-— ГС----- А для масла с 7,4% БФК и ниже

г

фильтра

 

она становится равной нулю при t = 120°С. Практически кон­ центрация присадки БФК так же, как и СБ-3, после неболь­ шого интервала времени работы в двигателе уменьшится. Если учесть также, что максимальная концентрация при­ садки БФК рекомендованная для масел, предназначенных для автомобильных и тракторных дизелей, составляет 8%, то нагрев масла в фильтре до 120°С приведет к полной ликвидации адсорбции указанной присадки фильтрующим материалом.

Рис. 55. / —металлическая сет­ ка; 2 картон элемента „Реготмас“; 3—двуслойная бума­ га 22/64; 4—лавсан; 5—хлоп­ чатобумажная нить; 6—ни­ трон; 7—синтетическая бума­ га БМФ-2; 8—бумага Mann

und Hummel.

Что касается присадки ИНХП-21, то учитывая что мак­ симальная ее концентрация в рекомендованных композициях

не превышает 2%, можно отметить (см.

рис. 56), что при

£ = )20°С ее адсорбция на фильтре равна

нулю.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что подъем температуры масла в корпусе фильтра до t = 120°С обеспечит практически полную десорбцию присадок СБ-3, БФК и ИНХП-21 с фильтрующего материала.

Следует отметить, что повышение температуры масла в корпусе термостатированного ФТО масла будет иметь еще одно положительное следствие: увеличится почти втрое (по сравнению с t = 20°С) пропускная способность ФТО масла, включенного параллельно основной масломагистрали.

102

Как уже указывалось, благодаря этому улучшится сте­ пень очистки масла от примесей.

Установив значение температуры масла, предупреж­

дающей заметную

адсорбцию

присадок

стандартным филь­

трующим материалом, иссле­

 

 

 

 

довали

влияние

пребывания

 

 

 

 

масла с присадкой в условиях

 

 

 

 

повышенных

температур

 

на

 

 

 

 

его стабильность.

В качестве

 

 

 

 

объектов исследования в дан­

 

 

 

 

ном случае использовали масла

 

 

 

 

АС-6 (НКЗ), АС-6 (бак), Д-11

 

 

 

 

(бак.) и АС-9,5 (НКЗ) как с 10%

 

 

 

 

присадки СБ-3, так и без

 

нее.

 

 

 

 

Известно, что, помимо зна­

 

 

 

 

чения температуры на стабиль­

 

 

 

 

ность масла

против термичес­

 

 

 

 

кого воздействия влияет также

 

 

 

 

время

пребывания

масла

 

при

 

 

 

 

повышенной температуре. Этот

 

 

 

 

параметр, как нами уже

ука­

 

 

 

 

зывалось, можно определить,

 

 

 

 

исходя из следующих сообра­

 

 

 

 

жений.

При

работе двигателя

 

 

 

 

с объемом масла в

картере—

 

 

 

 

Ѵк и в ФТО— Ѵф общее время

 

 

 

 

пребывания любого элементар­

 

 

 

 

ного объема масла с присадкой

 

 

 

 

в корпусе ФТО в - ^ - р а з

 

меньше, чем

в картере. Т. о. при

 

 

 

Иф

оно будет находиться в корпусе ФТО

сроке смены масла і я,

в общей сложнасти *

Х і

 

часов,

а в

картере

двигателя,

 

 

 

 

ѵк

 

 

 

 

 

 

соответственно (--£ )

*

Например, для

двигателя

ГАЗ-51 при сроке смены масла через 3000 км,

т. е.

через

~ 6 0 я,

объеме масла в двигателе—7 л

и емкости

ФТО—

1,325 л

время пребывания

 

масла

в корпусе ФТО составит

 

 

 

60- 1,325|=

14 я

 

 

 

 

 

 

 

5,675

 

 

 

 

Для проверки воздействия температуры была выбрана длительность, равная 24 я, что соответствует сроку смены масла через 100 я. Внутри ФТО масло контактирует с ма­ териалом фильтрующего элемента (в нашем случае с карто­ ном) и железными деталями корпуса. Причем при каждом попадании в корпус ФТО элементарный объем пребывает

103


в нем

в с

е г о

я, где Q—объемный расход масла черезъ

 

 

Q

 

 

 

ФТО. Для

двигателя

ГАЗ-51

это время составляет:-^ =

1 326

 

 

 

 

65

— 0,0204

я ^ 7 3

сек.

Поэтому, если каталитическое

== —----

65

 

 

 

 

 

влияние железа на процесс окисления масла и будет иметьместо, то это следует отнести главным образом к тонкому

пограничному слою

масла, непосредственно

прилегающему

к железным стенкам

корпуса фильтра. Сам пр оцесс окисле­

ния масла в корпусе ФТО будет замедляться

также вслед­

ствие

наличия промежуточного охлаждения масла при

про­

ходе

через картер. В табл. 26 приведены данные о влиянии

 

 

 

Т а б л и ц а

26

 

Влияние температуры на склонность масел

 

 

 

к осадкообразованию

 

 

Температура

окисления

.__

Длительность

 

0кисления

Образец

~~~~

 

f=140°C

 

7=200°С

10 ч

25 ч

50 ч

сл о •с

Количество осадка, % по весу

АС-6 (НКЗ)

0,06

0,08

0,10

12,0

АС-6

(НКЗ)-I- 10% СБ-3

0,25

0,35

0,25

23,0

АС-6

(бак.)

0,06

0,09

0.10

7,8

АС-6 (бак.)-j- 10% СБ-3

0,28

0,30

0,26

13,6

Д-11

(бак.)

0,03

0,00

0,03

8,8

Д-11

(б ак .)+ 10% СБ-3

0,30

0,27

0,29

13,5

температуры

и длительности окисления на образование осад­

ка в масле.

Опыты

проводились

в

стандартном

аппарате

ДК-2. Из данных табл. 26 следует,

что количество

осадка,,

образующегося из

масла при температуре

140°С в

50—100

раз меныпье,

чем при температуре

200°С

и вообще оно

настолько мало, что

практически находится в пределах точ­

ности метода. Кроме того, увеличение продолжительности нагрева при 140°С от 10 до 50 я не приводит к заметному появлению осадка.

В табл. 27 приведены результаты оценки качеств масел с присадками, подвергнутых предварительной термообработке без катализаторов окисления в течение 24 я. Для сравнения приведены качества тех же масел до термообработки. Как: видно, продолжительная термическая обработка, моделирую­ щая условия нагрева масла в корпусе ФТО, практически не ухудшила первоначальных качеств масла. Действительно, такие показатели, как: коксуемость, вязкость, термическая стабильность, щелочность, коррозионная агрессивность, ста-

104


Н о

Температур; мообработкі

«râ =5 G,

«о

•* О

S О, _ ¥ о Я

£Н н

Яо ° О Чѵо

У

СО"Ч4 (N

О«и

ОS

со к

СО (У

Х|

о

н

y s ;

« s

II 3

Влияние предварительной термообработки на физико-химические

свойства масел с 10% СБ-3

Образец

АС-6 (НКЗ) + 10% СБ-3

АС-6 (бак.) 10% СБ-3

АС-9,5 (НКЗ) 1-10% СБ-3

Д-11 (баи.)-j-10% СБ-3

АС-6 (Н К З )+10% СБ-3 АС-6 (бак.);+10% СБ-3 АС-9,5(НКЗ) + 10% СБ-3 Д-11 (бак.) |-10% СБ-3

АС-6 (НКЗ) +10% СБ-3

АС-6_(бак.) -|-10% СБ-3

АС-9,5 (НКЗ) + 10% СБ-3

Д-11 (бак.)+10% СБ-3

 

а?

СО

 

Термостабиль­

Щелочность

1 СП

 

2 но

 

С

Я

ѵО

 

 

 

ность

 

мг.

КОН/г

г: Ю^

Коксуемост

.*»Сао

К

 

 

 

 

 

 

О

Зольность,

ВязкостьКН тическая, ѵ]

 

 

 

 

 

Д К Е го

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

та

 

 

 

и

 

 

 

 

 

5 CJ н*

 

 

 

о

 

 

 

до

ДО

s

g 5

 

 

 

О

 

Ло

к я

рН-9

рН-4

 

 

 

Ю >»

 

 

 

 

 

w §

 

 

 

 

$

g T ^ .

 

1 1

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,56

0,69

7,15

14

13

0,92

0,17

0,92

 

16

0,56

0,71

7,37

12

13

1,08

0,14

0,90

 

37

0,57

0,72

10,07

28

23

0,33

0,18

0,94

 

15

0,57

0,72

11,85

27

24

0,88

0,20

0,95

 

9

0,56

0,68

7,23

16,5

14

0,90

0,18

0,94

 

15,5

0,56

0,74

7,20

13

16

0,95

0,15

0,91

 

38,15

0,57

0,82

10,03

30

27

0,80

0,21

0,96

 

15,05

0,57

0,82

11,55

30

24

0,80

0,19

0,96

 

9,05

0,55

0,72

7,12

18

16

0,90

0,06

0,83

 

18,5

0,56

0,77

7,05

14

12

0,85

0,07

0,75

 

42,15

0,57

0,72

9,85

26

26

1,00

0,14

0,81

 

17,4

0,55

0,77

11,72

27

24

0,89

0,09

0,87

 

8,45

Таблица 27

СО

С, 1—O'-

в аі -2,

ПЗВ,

Моющий

Осадок ДКрате

баллы

потенци­

ал

 

 

 

^

 

 

0,35

0—0,5

57

0,30

0—0,5

51

0,52

0—0,5

57

0,27

0—0,5

55

0,40

0—0,5

53

0,32

0—0,5

52

0,50

0—0,5

50

0,38

0—0,5

50

0,30

0—0,5

52

0,42

0—0,5

50

0,70

0—0,5

48

0,42

0—0,5

52

Ö*


бильность против окисления, моющие и диспергирующие

•свойства, практически не изменились после термической обработки масла.

На основании изложенного можно считать проверенным факт отсутствия отрицательного влияния нагрева масла в фильтре на его качества. Вообще же говоря, если бы отри­ цательное влияние обогрева масла в корпусе фильтра в какой-то степени и проявилось, то это положение может быть легко исправлено добавлением в масло соответствую­ щих антиокислительных присадок. Необходимо отметить, что современные композиции присадок к моторным маслам, как правило, содержат в своем составе антиокислители.

В практическом осуществлении термостатированного ФТО немаловажным является вопрос об источнике тепла для нагрева масла.

§ 3. Исследование возможности утилизации тепла выхлопных газов для обогрева масляного фильтра

В автомобильных и тракторных двигателях в качестве теплоносителей могут рассматриваться охлаждающий двига­ тель агент и выхлопные газы. Первый теплоноситель не может быть использован вследствие ограничения его мак­ симальной температуры (не выше 90°С при охлаждении водой), возможность использования второго рассмотрим подробнее.

Количество тепла QM, необходимо для нагрева масла в корпусе ФТО до температуры t2 определим по формуле:

Q» = G-c- (*,-*,)

ч

(16)

здесь: G—часовой

 

 

 

 

 

расход масла

через ФТО (для дви­

гателя ГАЗ-51

при температуре масла в ФТО, рав­

ной 120°С,

G =

80 кг/<і);

 

ккал

с—теплоемкость

масла

/

 

_ _

\

с ~ 0 ,5

-----------

 

 

 

 

 

кг-град

г?!—температура масла в картере двигателя (в среднем для двигателя ГАЗ-51 tx = 70°С);

t2—температура масла на выходе из ФТО (примем t2 —

= 120СС).

Т. е. Qm= 80-0,5 (120—70) = 2000 ккал

ч

Для определения количества тепла, содержащегося в выхлопных газах двигателя ГАЗ-51, принятого в качестве примера, были сняты две скоростные характеристики дви­ гателя на полном дросселе и на холостом ходу. При этом

-Д06