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
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 |
<й 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, -о 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