Специально еще раз нашел. С нашего форума на тот ссылка тоже где то есть, у них там фон зеленый и тоже про патрули. Выкладываю весь текст. Относится это как к движкам так и к коробкам и мостам с раздатками, только не к автомату и LS. исан: 19-02-2008 Тема: Вот выдержки того, что друг прислал мне про присадки разные (много). Картинки, графики и таблицы вставить не получилось. Может, в "Уход за автомобилем добавить? Шабанов А.Ю.
Кафедра ДВС СПбГПУ
Петров В.М.
Кафедра ТМС ПИМАШ
ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1. Восстанавливающие антифрикционные препараты и их отличия от присадок к маслам
Восстанавливающие антифрикционные препараты (ВАФП) – достаточно молодая группа препаратов автохимии. Отношение к ней далеко неоднозначно. Абсолютное большинство производителей смазочных масел настроено по отношению ВАФП резко отрицательно. Основной их тезис в этом противостоянии – это утверждение того, что современное масло уже содержит весь необходимый пакет присадок, и введение в масло дополнительного компонента не только нежелательно, но и вредно – ибо тем самым сбивается баланс свойств присадок из базового пакета.
Действительно, глупо спорить с тем, что использование качественных масел является залогом длительного срока службы и хороших эксплутационных качеств транспортного средства. Качественные моторные масла содержат пакеты присадок, улучшающих их свойства. Количество функциональных присадок к маслам исчисляется десятками. Основная классификация моторных масле по содержанию пакетов присадок на международном уровне – API, согласно которой масла делятся на группы А,В,С,D,E. В России общие требования к качеству моторных масел в нашей стране регламентируются государственными стандартами ГОСТ 10541-78, ГОСТ 8581-78 и ГОСТ 12337-84, которые охватывают наиболее распространенные автотракторные и судовые марки масел. Помимо ГОСТов, требования к моторным маслам регламентируются различными отраслевыми стандартами или техническими условиями (к примеру ОСТ 38.01 370-84, ТУ 38.301-41-148-92, ТУ 38.00148636-069-94, ТУ 0253-001-03474138-97 и многие другие).
Основные виды функциональных присадок следующие:
• вязкостные, или загущающие, корректирующие вязкостно-температурную характеристику;
• увеличивающие параметры маслянистости – антифрикционные, противоизносные и противозадирные присадки;
• депрессорные;
• приработочные;
• антиокислительные;
• антикоррозионные;
• моющие (диспергирующие) присадки;
• противопенные;
• консервационные и др.
Однако все эти функциональные присадки к маслам определяют работу сопряжения трения (трибологического сопряжения) в штатных условиях гидродинамического трения и никаким образом не учитывают реальное состояние поверхности цилиндров, поршневых колец, шеек валов и т.д. Они работают одинаково как для нового, так и для сильно изношенного двигателя, хотя условия смазывания для различных стадий эксплуатации двигателя сильно отличаются. Эксплутационный износ поверхностей трения вносит индивидуальные отличия в работу каждого узла трения двигателя. При этом задача оптимизации работы этих узлов теряет детерминированный характер.
В этом и заключается основное отличие ВАФП от присадок к смазочному маслу. Любой трибологический узел двигателя – это три компоненты, две из которых – поверхности контакта, третья – пленка масла, разделяющая эти поверхности. Присадка к маслам определяют свойства только третьего компонента – масляной пленки, практически не влияя на свойства двух других. ВАФП же принципиально не должен изменять свойств смазочного масла, область его работы – поверхности трения. Обработка двигателя препаратами меняет свойства рабочих поверхностей трибологического узла – шероховатость, величины коэффициентов трения и износа, усилия задира, твердость, а также изменяет геометрию и регулирует зазоры в сопряжении за счет наращивания пленок.
Грамотная обработка двигателя ВАФП способна существенно улучшить его характеристики на любых режимах работы. Однако, как показали наши исследования, наибольший эффект достигается на тех режимах, где наиболее вероятно нарушение штатных режимов смазывания узлов трения – номинальных нагрузок, режимов с большими нагрузками и малыми частотами вращения коленчатого вала (например, буксировочные, режимы движения в гору при большой загрузке транспортного средства), и особенно – на режимах холодного пуска двигателя. Поскольку на этих режимах гидродинамика сопряжения трения нарушается, то работа штатных пакетов масляных присадок малоэффективна, и состояние поверхностей становится определяющим для показателей мощности механических потерь и износа двигателя.
Таким образом, использование ВАФП может быть эффективным способом воздействия на характеристики транспортного средства, и в частности, его силового агрегата. Однако ситуация далеко неоднозначна, поскольку в настоящее время на рынке препаратов автохимии появилось достаточно много различных препаратов рассматриваемого класса, отличных по механизмам действия. Наши исследования выявили, неграмотное использование этих препаратов способно не только резко уменьшить эффект воздействия, но и привести к отрицательным последствиям, вплоть до «летального» исхода для двигателя. Условно говоря, ВАФП – мощное «лекарство» для двигателя, однако его применение требует соответствующей методики и дозировки, зависящей от исходного состояния объекта его применения – типа, рабочего объема, степени износа. Кроме того, продолжая использованную аналогию, можно констатировать, что весь процесс «лечения» нельзя пускать бесконтрольно, а в большинстве случаев необходимо проводить под наблюдением опытного механика, способного в случае необходимости скорректировать обработку.
Но в целом, снижение уровня механических потерь на 20-30% и скорости износа на 60-80% как результат обработки двигателя ВАФП – это вполне достижимый и весьма зримый эффект, подтверждающий целесообразность развития данного направления автохимии.
2. Группы восстанавливающих антифрикционных препаратов и их классификация по механизмам действия
В настоящее время на рынке товаров автохимии появилось несколько десятков наименований присадок в масляную систему, призванных обеспечить снижение потерь трения и скоростей износа деталей двигателя. При этом классификация подобных препаратов достаточно условна. Зачастую в естественном желании выделиться, производители близких по составу и способу действия препаратов пытаются придумать новое название группы. Так, например, обстоит дело с так называемыми «кондиционерами металлов», «модификаторами трения» и т.д.
Никто из производителей не может объяснить, в чем, собственно, состоит «кондиционирование металла» или «модификация трения». По крайней мере, современной науке такие понятия не известны.
Целесообразнее всего разделение препаратов по структуре и свойствам основных активных компонент, оказывающих воздействие на двигатель. Среди таких групп следует выделить:
• полимерные антифрикционные препараты;
• реметаллизанты поверхностей трения;
• ВАФП на базе хлорпарафиновых соединений;
• тефлоносодержащие антифрикционные препараты;
• ремонтно-восстановительные составы на базе минеральных порошков;
• У.Д.А. - ультродисперсные порошковые композиции на базе искусственных алмазов;
• препараты на основе кластеров углерода – «фуллерены», «нанотрубки», «астралены» и т.п.;
• эпиламные (эпиламоподобные) и металлоорганические антифрикционые восстанавливающие составы.
Попробуем охарактеризовать общие особенности вышеперечисленных групп препаратов.
Реметаллизанты – составы, в которых в нейтральном носителе, полностью растворимом в смазочном масле, содержатся соединения или ионы мягких металлов (медь, бронза, кадмий, олово и др). На рынке России препараты этой группы в основном представлены продукцией фирм «ВМП» и «ВМП-Авто» – «РиМет», «Реметалл», «Ресурс», а также препаратом «Lubrifilm» (Швейцария).
Эти соединения при попадании в зону трения заполняют шероховатости микронеровностей. При этом создается т.н. «плакирующий» слой, восстанавливающий поверхность. Соединение слоя с основным металлом происходит на механическом уровне. Поверхностная твердость и износостойкость слоя существенно ниже соответствующих параметров стали или чугуна, из которых изготовлены основные детали двигателя, поэтому для его существования необходимо постоянное присутствие реметаллизанта в масле. Замена масла в данном случае быстро сводит к нулю эффект от начальной обработки. Более того, даже кратковременное отсутствие препарата в масляной системе двигателя приводит к «состругиванию» защитного слоя с поверхности цилиндров поршневыми кольцами, особенно на пусковых режимах. Поэтому периодически наблюдаются случаи заклинивания двигателей после обработки этими препаратами. Таким образом, реметаллизанты для двигателя подобны сильным наркотикам для человека – однократное их применение гарантирует быстрое «привыкание», и любая попытка отказа от использования этих препаратов весьма болезненна – вплоть до «хирургического вмешательства» в виде капитального ремонта.
В то же время, обработка двигателя реметаллизантами способна дать быстрый и достаточно заметный эффект в восстановлении «компрессии», снижении расхода топлива и масла, поскольку формирование защитного слоя на поверхности не требует длительного времени работы узлов трения в присутствии ВАФП, а степень воздействия легко регулируется концентрацией препарата. Однако стойкость этого эффекта достаточно мала. Возможно, следовало бы развить технологию плакирования поверхностей трения мягкими металлами путем дополнительной защиты сформированного слоя, однако в настоящее время подобных разработок пока не существует.
Еще одна проблема, связанная с использованием реметаллизантов – это их осаждение не только на поверхностях трения, но и закрытых полостях системы смазывания двигателя. Удалить их оттуда практически невозможно.
Препараты группы реметаллизантов достаточно дешевы, что предопределяет их широкое распространение на рынке России. Однако и нестабильность результатов, определяемая отсутствием четко прописанной технологии использования препаратов, а также отмеченными выше особенностями их работы, создает негативную репутацию всей группе ВАФП.
Аналогичным образом дело обстоит и с тефлоносодержащими препаратами. На нашем рынке наиболее известны препараты «Форум» и «Slick-50», а также достаточно новый препарат «МикроХ-3». Это достаточно дорогие препараты, особенно учитывая необходимость их использования при каждой замене масла. Как известно, тефлон (ПТФЭ), разработанный фирмой «Дюпон» в тридцатых годах прошлого столетия – хороший антифрикционный и антипригарный материал, который начинает эффективно работать практически сразу после попадания в зону трения. Механизм сцепления тефлонового антифрикционного слоя с поверхностью детали также носит механический характер. Это определяет нестойкость тефлоновых покрытий. Тефлон с поверхности трения удаляется путем механического соскабливания, в частности, поршневыми кольцами на пусковых режимах. Кроме того, тефлон в камере сгорания активно разлагается под воздействием высоких температур. Следовательно, как и в предыдущем случае, для эффективной работы присадки также необходимо ее постоянное присутствие в масле.
Кроме того, тефлон – хороший теплоизолятор, поэтому наличие тефлонового слоя на стенках камеры сгорания ведет к существенному росту температур газа в цилиндре. С одной стороны, это хорошо, поскольку растет эффективность двигателя и снижается выброс компонент СО и СН, с другой стороны – наблюдается практически двукратный рост выхода окислов азота в отработавших газах двигателя.
Наличие фторсодержащих частиц тефлона в зоне горения приводит к появлению в отработавших газах автомобиля следов боевого отравляющего газа фосгена. Именно поэтому применение тефлоновых препаратов сейчас резко ограничено в США и странах Западной Европы. В частности, сама фирма «Дюпон» отмежевалась от практики использования тефлонов для обработки двигателей. Более того, она ввела запрет на реализацию исходного сырья своего производства фирмам, замеченным в производстве ВАФП тефлоновой природы для двигателей.
Отмечены случаи, когда длительное постоянное использование тефлоновых препаратов приводило к закоксовыванию поршневых колец, и, как следствие, перегреву поршней и выходу двигателей из строя.
В целом, если закрыть глаза на некоторый рост токсичности отработавших газов, использование препаратов тефлоновой группы могло бы быть эффективным при создании совместной технологии, включающей плакирование поверхности трения мягкими металлами с последующей защитой слоя тефлоном. Однако эта технология, при своей очевидной перспективности, требует глубокой проработки, включая реализацию серии стендовых и дорожных испытаний.
Полимерные антифрикционные препараты дольше всего находятся на рынке препаратов автохимии. Начало свое они ведут от знаменитого первого поколения «Аспект-Модификатора», широко распространенного и практически единовластно царствовавшего на рынке автохимии в конце 80-х – начале 90-х годов прошлого века. Эти препараты были созданы в недрах оборонной промышленности и изначально имели узконаправленное назначение – обеспечить кратковременное сохранение подвижности боевой техники в случае серьезного повреждения масляной системы. Поэтому длительная работа препарата в масляной системе двигателя обычного автомобиля была слабо исследована. Видимый эффект от использования полимерных антифрикционных препаратов сводился к росту мощности двигателя, снижению расхода топлива. У изношенного двигателя на малых оборотах гасла контрольная лампа давления масла, из чего делался вывод о восстанавливающем действии препарата. Однако эффект снижения расхода топлива быстро пропадал, а причина увеличения давления масла со всей очевидностью вскрывалась при разборке двигателя – приемный грибок масляного насоса и масляные каналы «зарастали» полимером. Сечения каналов уменьшались, что и приводило к росту давления в масляной системе. Уменьшение расхода масла, естественно, отрицательно сказывалось на работе подшипников двигателя. Пока действовал эффект полимерной защиты поверхностей трения – это было не очень заметно, но как только он пропадал – скорость износа двигателя, расход топлива резко возрастали, мощность падала. Следует отметить, что современные полимерные препараты не далеко ушли от первого поколения «Аспект-модификаторов».
Наиболее широко на Российском рынке ВАФП представлены препараты группы минеральных ремонтно-восстановительных составов на базе порошков серпантивита. Это препараты торговых марок «РВС», «ХАДО», «СУПРА», «НИОД», «ФОРСАН», «Живой металл» и др.
Действие ремонтно-восстановительных составов, содержащих минеральные присадки, базируется на уникальном действии порошка серпантивита (в русской минералогии-змеевика). Свойства серпантивита было открыто в СССР при бурении сверхглубоких скважин на Кольском полуострове. Тогда неожиданно обнаружилось, что прохождении слоев горных пород, насыщенных минералом серпантивитом, ресурс режущих кромок бурового инструмента резко увеличивается. Дальнейшие исследования, в частности, проведенные в «Механобре», показали, что в зоне контакта бура с горной породой серпантивит разлагается, при этом в процессе сухого трения выделяется количество теплоты, достаточное для разогрева и размягчения металла. При этом происходит внедрение в его структуру микрочастиц минерала и образование композитной металлокерамической структуры (металл-минерал), обладающей очень высокой твердостью и износостойкостью.
В дальнейшем были предприняты многочисленные попытки применения порошков серпантивита для обработки двигателя. На этой основе развилось отдельное направление – ремонтно-восстановительные составы (РВС).
Учитывая большую активность производителей препаратов этой группы, их агрессивную рекламную политику, остановимся более подробно на неоднозначных эффектах, связанных с использованием геомодификаторов трения в ДВС.
В течение последних нескольких лет на кафедре ДВС СПбГПУ проводятся стендовые испытания влияния смазочных композиций с включением различных восстанавливающих антифрикционных препаратов (ВАФП) на основные показатели двигателей. Большое внимание при этих испытаниях уделялось геомодификаторам трения (ГМТ). Испытания проводились на пяти типах различных бензиновых и дизельных двигателей.
Мы остановимся на обобщении некоторых результатов, полученных нами при исследовании шести различных смазочных композиций на базе ГМТ. Композиции были предоставлены различными фирмами и отличались количественным содержанием, фракционностью, типом носителя порошка ГМТ в ВАФП. Более того, рассмотрим только результаты, полученные на бензиновых двигателях, поскольку именно эти испытания выявили наибольшее число проблем, связанных с обработкой узлов трения ВАФП.
Естественно, степень влияния всех композиций на двигатели была разной. Однако характер влияния, полученный результат и выявленные проблемы носили общий характер.
В результате испытаний в большинстве случаев (пяти из шести) наблюдалось существенное улучшение параметров работы двигателей – увеличение номинальной мощности до 3…5%, максимального крутящего момента – до 12%, снижение расхода топлива – от 2 до 8..10% в зависимости от режима работы двигатели и типа ВАФП. Кроме того, наблюдалось выравнивание по цилиндрам давления конца сжатия – т.н. «компрессии» и некоторое ее повышение. Кроме того, благоприятным образом изменялась форма внешней скоростной характеристики двигателя – в зоне максимального крутящего момента появлялась т.н. «площадка», то есть максимальный момент практически не изменялся в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала ( от 2800…3000 до 3800…4100 об/мин). Основные результаты испытаний ГМТ представлены ниже (см. рис 2 - 8)
Анализ полученных результатов показывает следующее.
- Подтверждается вывод о положительном влиянии присадки на топливную экономичность и токсичность ОГ двигателя. При этом наиболее выражен эффект в зонах малых ( до 30% от номинальных ) и максимальных ( более 80% от номинальных) нагрузок ;
- Токсичность отработавших газов по компонентам СО и СН после обработки двигателя присадкой заметно снизилась на всех режимах нагрузочных характеристик. Выбросы СН во всем диапазоне характеристик снизились на 10...15% в зависимости от режима работы двигателя.
- Обработка двигателя присадкой привела к существенному росту механического к.п.д. двигателя, особенно выраженного в зоне высоких нагрузок;
- Подтверждается снижение детонационной стойкости двигателя, определяемой наличием детонации в зонах высоких нагрузок;
Таким образом, в целом подтверждается возможность существенного восстановления параметров изношенного двигателя путем обработки ВАФП, содержащими ГМТ. Более того, в ряде случаев мы наблюдали превышение полученными параметрами базовых значений, заявленных заводом-изготовителем для нового двигателя.
Однако процесс приработки двигателя с ГМТ всегда в той или иной степени имел общие особенности, несколько уменьшающие оптимизм от полученных результатов.
В ходе испытаний фиксировалась динамика изменения параметров двигателей в процессе его приработки. Замер контрольных характеристик осуществлялся через каждые 3…4 моточаса испытаний при общей продолжительности всего цикла 30…50 моточасов. Продолжительность цикла выбиралась по согласованию с фирмами-производителями присадок исходя из пробега автомобиля 2-3 тысячи км.
Полученная картина изменения крутящего момента и удельного расхода топлива достаточно характерна и в той или иной степени повторялась для всех видов ГМТ. Зависимости изменения крутящего момента от времени приработки имеют характер кривых с четко выраженным максимумом, причем положение этого максимума зависит от типа ГМТ и от режима (частоты вращения коленчатого вала), на котором проводится замер характеристики. При этом четко прослеживается связь между оборотами коленчатого вала и положением максимума. Быстрее всего максимум кривой наступает при высоких частотах вращения коленчатого вала. Снижение частоты вращения отдаляют точку оптимума обработки.
Кривые изменения удельного расхода топлива полностью подтверждают вывод о наличии оптимальной точки обработки и ее зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Но в этом случае кривые имеют выраженный минимум в оптимальной точке.
Интересна картина поведения двигателя после прохождения оптимальной точки обработки. Для большинства смазочных композиций наблюдалось резкое падение мощности двигателя, особенно в зоне высоких частот вращения коленчатого вала. При этом в зоне максимального крутящего момента были зафиксированы четкие аномалии сгорания топлива, о природе которых мы остановимся позднее. Кроме того, была отмечена стабилизация температуры охлаждающей жидкости в двигателе – фиксируемая температура на поздних стадиях обработки практически перестала зависеть от режима нагружения. Периодическое вскрытие и осмотр деталей двигателя также дало интересную картину динамики приработки на смазочных композициях, содержащих ГМТ.
Итак, первая проблема, которая была выявлена при наших исследованиях – это наличие некой оптимальной точки обработки двигателя. Но, что чрезвычайно важно, положение этой точки зависит от множества факторов, таких как - состав ВАФП, режим приработки, размерность двигателя, начальная степень его износа и т.д.
Объяснение сути выявленной первой проблемы дал анализ состояния деталей после испытаний, а также численное моделирование рабочих, трибологических процессов, температурного и деформированного состояния деталей цилиндро-поршневой группы двигателя. Следует отметить, что результаты моделирования полностью подтвердились анализом результатов испытаний.
При численном моделировании исследовалось влияние параметров геомодифицированного слоя, сформированного на поверхностях трения (цилиндре, поршневых кольцах, тронке поршня) на процессы в двигателе.
Принималось, что насыщение поверхностных слоев деталей ЦПГ частицами ГМТ меняет локальную теплопроводность материала этих деталей, что влечет за собой изменение их температурного состояния. При этом в расчете варьировалась толщина модифицированного слоя (от 10 до 100 мкм), а также степень насыщения этого слоя частицами ГМТ.
Расчеты показали, что при модифицировании поверхностного слоя, сопровождаемого изменением его теплопроводности в зависимости от параметров этого слоя, температура рабочей поверхности цилиндра и поршня может увеличиться на 50…70 град.
При этом величины коэффициентов запаса по температуре как в зоне огневого днища поршня, так и в зоне поршневых колец становятся меньше 1, что совершенно недопустимо. Кроме того, увеличение температурного расширения поршня начиная с определенной толщины модифицированного слоя приводит к смыканию зазора в сопряжении головка поршня - цилиндр двигателя, то есть к возникновению задира поршневой группы. Анализ состояния деталей после обработки двигателя ГМТ полностью подтвердил полученные результаты. В ряде случаев мы фиксировали следы задиров поршня вплоть до микроприварки поршня в верхней части – как раз в том варианте ВАФП, когда наблюдалось наиболее резкое падение параметров двигателя после прохождения оптимальной точки. Кроме того, всегда наблюдалось резкое азимутальное расширение пятна контакта в тронковой части поршня, что является очевидным следствием повышения температур в нижней части поршня. Ниже на фотографиях см.рис.9и 10 показаны характерные разрушения поршня и выпускного клапана связанные с неуправляемым ростом температуры.
Таким образом, вторая, и как выяснилось, наиболее серьезная проблема, выявленная нами в процессе исследований – это нарушение теплового состояния двигателя при модификации поверхностей трения, одновременно являющимися и поверхностями теплоотвода. Рост температур пар трения сверх определенного предела, определяемого работоспособностью масла, способствует также резкому росту механических потерь за счет увеличения зон сухого и граничного трения. Это также является причиной снижения мощности двигателя после прохождения оптимальной точки. В частности, этот факт был подтвержден анализом данных эксперимента, при котором двигатель, обработанный ГМТ, испытывался на смазочных маслах с различной вязкостью.
Следующая проблема, которая была характерна для большинства испытанных композиций – это развитие аномалий сгорания на тяжелых режимах нагружения двигателя. Проявлялись эти аномалии в виде стуков в ЦПГ двигателя, падением мощности и резким ростом токсичности отработавших газов, особенно по компоненте СН. Причем развитие этих явлений в основном наблюдались также после прохождения некой оптимальной точки обработки двигателя. Природа этих аномалий была нами выяснена в ходе специальных испытаний. Указанные симптомы характерны как для детонации, так и для калильного зажигания. Для устранения аномальных режимов сгорания была проведена серия испытаний на бензинах с постоянно увеличивающимся октановым числом (вплоть до ОЧИ 100). При этом в ряде случаев аномалия сгорания была устранена. Следовательно, можно говорить о наличии явления детонационного сгорания. Причина
увеличения детонационной склонности двигателя после обработки ГМТ в целом очевидна. Базовая настройка двигателя проводится на предел детонации. При этом состояние топливовоздушной смеси в зонах, склонных к детонационному сгоранию (пристеночных зонах, примыкающих к поверхности цилиндра), уже находится на пределе. Значительный рост температуры поверхности цилиндра выводит смесь за порог, гарантирующий отсутствие детонации. Частично это подтверждается тем, что наблюдаемая зона аномалий сгорания менялась в зависимости от направления изменения частоты вращения двигателя при движении по внешней скоростной характеристике. Зона аномалий была существенно меньше, когда изменение режимов работы по характеристике происходило «вверх» – то есть от малых оборотов к большим, чем в случае, когда двигатель по характеристике спускался от номинала в сторону уменьшения частоты вращения коленчатого вала. Во втором случае детали двигателя более прогреты, что способствует снижению детонационной стойкости топлива.
В ряде случаев повышение октанового числа не привело к ликвидации аномального режима сгорания. Причем это проявлялось на препаратах с максимальной фракционностью состава порошка. Не дало результата и регулировка опережения зажигания. Это – раннее калильное зажигание – наиболее опасная аномалия сгорания в бензиновом ДВС. Предположительно ее причиной могут являться высокотемпературные частицы ГМТ, сорванные с поверхности цилиндра, способные вызвать нерегулируемый поджог свежего заряда.
Следующей проблемой является наблюдаемый резкий рост расхода масла на стадии приработки двигателя с ГМТ. Так, в зависимости от типа ВАФП, расход масла на двигателе ВАЗ-2108 составил от 0.8 до 1.4 л за 20 моточасов. Причин данного явления несколько. Первая, и наиболее опасная – это резкое повышение температур поршневых колец в процессе модификации поверхностного слоя. Нами была промоделирована эта ситуация. Увеличение объемного тепловыделения было взято пропорционально увеличению мощности механических потерь, замеренной нами в ходе приработки двигателя по сравнению с базовым вариантом. Из полученных результатов видно, что на стадии модификации поверхности увеличение температуры маслосъемного кольца может составлять до 100 град., и при этом на номинальных режимах работы эта температура составляет 260…270 град. С. Следует отметить, что термофиксированные расширители маслосъемных колец имеют температуру отпуска порядка 200…220 град.С. Таким образом, в процессе обработки двигателя ГМТ маслосъемные кольца могут потерять свою работоспособность, особенно если процесс приработки ведется на режимах средних и высоких нагрузок. Это полностью подтвердилось после разборки ряда испытанных двигателей.
Следующая проблема связана с нарушением в ходе обработки рабочей поверхности вкладышей подшипников. Практически всегда после обработки наблюдались продольные царапины на поверхностях вкладышей коренных и шатунных подшипников. Очевидно, это является следствием попадания в зону трения твердых частиц ГМТ, которые в условиях контакта существенно различной поверхностной твердости, не модифицируют поверхности, а приводят к простому абразивному износу и внедряются в «мягкую» поверхность вкладыша. Все это приводит к существенным нарушениям эпюры подъемной силы в подшипнике и резкому снижению его несущей способности. Естественно, четко прослеживается наличие этого явления от фракционности состава ВАФП. Так, для составов с максимальной фракционностью скорость износа была такова, что за период приработки двигателя (25-30 моточасов) блок цилиндров номинального размера потребовал расточки на второй ремонт.
Итак, отмечено несколько важных проблем, выявленных в ходе стендовых испытаний смазочных композиций.
Естественно, данные проблемы не являются непреодолимыми, о чем свидетельствует наличие оптимальной точки обработки двигателя. Более того, то, что является крайне нежелательным для бензинового двигателя, зачастую способствует получению значительного положительного эффекта для дизельного двигателя. Так, ограниченный рост температур камеры сгорания и поверхностей трения обеспечивает значительное повышение эффективного к.п.д. дизельного двигателя. Кроме того, коэффициенты запаса по температурам, зазорам и напряжениям для дизельных двигателей существенно выше, чем для бензиновых ДВС.
Но в любом случае проведенные исследования четко свидетельствуют о необходимости разработки четкой технологии обработки двигателей ГМТ в зависимости от состава препарата, типа двигателя, степени его износа и т.д. Только в этом случае можно гарантировать получение устойчивого положительного эффекта без наличия каких-либо отрицательных последствий для двигателя. Это, в частности, исключает возможность розничной продажи препаратов группы ГМТ.
В настоящее время практику использования препаратов, гарантирующую положительный результат, широко практикует фирма «Энион» – разработчик препаратов «НИОД». При этом препарат «НИОД» используется только уполномоченными СТО, владеющими технологией обработки двигателей. В розничной же торговле препараты этой торговой марки отсутствуют.
Действие эпиламных (эпиламоподобных) и металлоорганических антифрикционных препаратов построено на базе формирования защитных слоев на всех поверхностях трения двигателя по механизму химмосорбции. Препаратов этой группы на рынке автохимии России достаточно мало – это эпиламный препарат «Универсальный модификатор» и группа препаратов «Энергия-3000», реализующих смешанный принцип формирования защитного слоя – квазиэпиламный и металлоорганический.
Классический процесс эпиламирования достаточно давно известен и активно используется в современной технике. Эпиламообразующие вещества – это поверхностно-активные соединения с содержанием фтора. Поверхностные слои узлов трения насыщаются длинными фторсодержащими молекулами, выполняющими роль своеобразного армирующего материала, резко повышающего поверхностную прочность деталей (см. рис. ). Аналогичный эффект может быть достигнут в случае обработки поверхности ПАВ, содержащими другие вещества группы галогенов – брома, йода и т.д. Подобные слои мы назвали квазиэпиламными.
Металлорганические соединения образуются в зоне контакта при воздействии ПАВ, содержащих активные органические соединения. Сам состав металла не содержит, а для формирования слоя используется металлы деталей узлов трения. Полученные соединения также обладают повышенной твердостью и износостойкостью.
В зоне трения под воздействием высоких контактных давлений и температур реализуется механизм локальных поверхностных реакций, при котором «съедаются» выступы шероховатостей. Продуктами реакции - соединениями металлов заполняются впадины шероховатостей и дефекты поверхности, образовавшиеся в процессе эксплуатации двигателя. Испытания показали, что чистота поверхности после формирования металлоорганического упрочненного слоя на 60...80% выше, чем до обработки, при этом резко возрастает поверхностная твердость и износостойкость покрытия. Кроме того, формируется специальная микроячеистая «сотовая» структура, способствующая удержанию масла. Таким образом, износостойкий антифрикционный слой формируется на атомарном уровне и является по сути структурой кристаллической решетки металла, что определяет его высокую прочность. Этот слой формируется один раз при начальной обработке и в дальнейшем не требует присутствия препарата в масле.
Препараты рассматриваемой группы отличаются несколько большей ценой, чем большинство других препаратов. Однако необходимость однократной обработки двигателя с длительным сохранением эффекта на протяжении 20…40 тыс. км пробега автомобиля делает их использование экономически эффективным.
Как показали проведенные исследования, результаты представлены ниже см. рис 12 –15 за исключением некоторой нестабильности обработки, никаких отрицательных последствий для двигателя применение этих препаратов за собой не влечет.
Полученные результаты свидетельствуют о значительном снижении мощности механических потерь (до 15%) , полученном в результате обработки двигателя. Полученный эффект, очевидно, является следствием залечивания дефектов трения на поверхности цилиндров, шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников, а также снижения высоты микронеровностей и формирования антифрикционного слоя на поверхностях трения двигателя.
Кроме того, об улучшении работы системы смазывания двигателя свидетельствует значительный рост давления масла в системе, наблюдаемый по всем скоростным режимам работы двигателя.
Анализ полученных результатов показывает следующее:
- Подтверждается вывод о положительном влиянии присадки на топливную экономичность и токсичность ОГ двигателя. При этом наиболее выражен эффект в зонах малых ( до 30% от номинальных ) и максимальных ( более 80% от номинальных) нагрузок ;
- Наблюдается некоторый рост мощности и крутящего момента после обработки двигателя присадкой «Энергия-3000». В зависимости от режима он составляет от 2 до 5%;
- Снижение удельного расхода топлива на режимах малых нагрузок доходит до 15...17%, на режимах полного открытия дроссельной заслонки эффект уменьшается до 3..5%;
- После обработки двигателя наблюдается рост компрессии и ее выравнивание по всем цилиндрам;
- Токсичность отработавших газов по компоненте СН после обработки двигателя присадкой заметно снизилась на всех режимах нагрузочных характеристик. Выбросы СН во всем диапазоне характеристик снизились на в среднем на 50..70% в зависимости от режима работы двигателя, при этом на режимах малых мощностей уменьшение СН составило до 2..2.5 раз;
- Обработка двигателя присадкой привела к существенному росту механического к.п.д. двигателя, особенно выраженного в зоне малых нагрузок (до 30% от Neн);
- Наблюдается заметный рост давления масла ( до 0.6 бар) в системе смазывания двигателя.
Одной из наиболее распространенных групп препаратов семейства ВАФП являются т.н. «кондиционеры металла», построенные на базе хлорпарафиновых соединений. Это широко известные препараты «ER», «Феном», «Motor Up», «Dura Lube» и т.п.
Механизм действия этих препаратов близок по своей физической сути к рассмотренным выше полимерным плакирующим составам. При введении в масло хлорпарафины выполняют двоякую функцию. Во-первых, они усиливают или частично замещают действие загущающих присадок базового пакета, тем самым улучшая условия смазывания сопряжений трения и повышая их несущую способность. Во-вторых, выполняется плакирование рабочих поверхностей узлов трения высокомолекулярными соединениями, по свойствам близким к парафинам.
Естественно, ввод в масло подобных веществ сразу и резко снижает коэффициент трения и увеличивает усилие задира в узле трения. Кстати, это обстоятельство активно используется производителями препарата «Феном» в рекламных целях – при демонстрационных испытаниях на машине трения.
Однако «кондиционеры металла» (хотя данное название явно некорректно) обладают целым рядом побочных эффектов, существенно ограничивающих возможности их использования.
Очевидно, что хлорсодержащие вещества являются высокотоксичными. Именно поэтому использование препаратов этой группы запрещено в США и странах Западной Европы. Более того, фирма-разработчик препарата ER в США была подвергнута жестким штрафным санкциям.
Кроме того, парафинсодержащие вещества являются нестойкими к высокой температуре и разлагаются в камере сгорания двигателя. Следует разделить три зоны работы масла по уровню температур. Низкотемпературная зона ( температура масла 70…120 град.С) – масляный поддон, масляный насос, масляные магистрали, подшипники коленчатого вала. В этих зонах кондиционеры металла работают эффективно и не дают отрицательных последствий. Высокотемпературная зона – поверхности камеры сгорания (температура масла – 250…600 град. С). В этой зоне хлорпарафины разлагаются и выгорают, образуя токсические компоненты, но в целом не оказывая отрицательного воздействия на двигатель. Среднетемпературная зона – тронк поршня, поршневые канавки, зона направляющих втулок клапанов (температура масла – 130…250 град. С). В этой зоне возможно разложение хлорапарафиновых компонент ВАФП с выделением лаковых отложений. Вот эти отложения действительно опасны, поскольку могут вести к потере подвижности (залеганию) поршневых колец и зависанию клапанов. Статистика подобных дефектов двигателей в случае использования т.н. «кондиционеров металлов» достаточно существенна.
Постоянное разложение антифрикционного слоя, сформированного препаратами этой группы требует его постоянного возобновления. Следовательно, для эффективной работы препарат должен постоянно присутствовать в двигателе и при каждой замене масла следует снова добавлять его в масло. В то же время, стоимость одной обработки двигателя т.н. «кондиционерами металлов» несколько превышает стоимость качественного моторного масла, необходимого для заправки двигателя.
По сути, это единственная группа ВАФП, действие которой близко к работе штатного пакета присадок в масло.
Сравнительно новая группа препаратов ВАФП, недавно появившаяся на рынке – У.Д.А.- мелкодисперсные порошки алмазов. Это препараты «Формула АР», «Формула АВ», «Энергия Алмаза».
Механизм работы этих препаратов, по объяснению их производителей сводится к модификации трения скольжения, преобладающего в узлах трения двигателя, в трение качения. Причем в роли «шариков» своеобразного шарикоподшипника в зоне трения выполняют ультрадисперсные алмазы. Действительно, наблюдается значительное снижение мощности трения. Однако наличие твердых включений в масляный слой при действии высоких контактных давлений может вызвать эффект внедрения частиц в поверхностный слой детали, то есть шаржирование поверхности (например, в зоне остановки поршневых колец в положении ВМТ). При этом на поверхности цилиндров вместо модификации поверхности можно получить своеобразную «терку», полностью срывающую гидродинамический режим трения в узлах. Аналогичная картина может наблюдаться и в зонах контакта деталей с существенно различной поверхностной твердостью (например, в подшипниках коленчатого вала), где наличие твердых частиц может привести их вдавливанию в структуру более мягкой поверхности.
Кроме того, существует очевидная проблема с оседанием твердых частиц в масляных каналах. При этом эффективность действия препарата будет постоянно снижаться из-за уменьшения концентрации У.Д.А. в масле.
В целом, действие данной разновидности препаратов ВАФП пока недостаточно изучено для того, чтобы сделать окончательный вывод о перспективности использования У.Д.А. при обработке двигателей.
Кроме того, на рынке России имеется ограниченное количество препаратов приработочного характера, предназначенных для ускорения и облегчения процесса начальной приработки узлов трения. Это препараты, содержащие вещества дисульфит молибдена («Liqui Moly», «Моликот»), графит(«Графитол») и т.п. Попытки их использования в качестве ВАФП в целом не оправданы.
Таким образом, действие различных групп препаратов класса ВАФП неоднозначно и требует индивидуального подхода, как к объекту, так и к самой технологии обработки. Только комплексный подход: ускоренные триботехнические стендовые испытания и натурные испытания , с комплексной инструментальной оценкой как параметров качества, так и эксплуатационных параметров исследуемых объектов позволит разработать технологию применения ВАФП с наименьшими затратами и в кратчайшие сроки. Данная технология может быть разработана только с использованием: современных представлений о физико – химических явлениях протекающих в зонах трибоконтакта реальных объектов. Для этого необходимо использование современных автоматизированных комплексов для стендовых и натурных испытаний, а также автоматизированных измерительно – вычислительных комплексов оценки эксплуатационных параметров качества ответственных деталей машин и механизмов.
У кого терпения до конца дочитать хватило, добавлю от себя. Сам занимался моющей химией 15 лет, но не автомобильной, в компании работала женщина доктор наук, химик масельщик всегда советовался с ней. Так что эффект на самом деле есть, а что безопасно и как применять описано выше.
|
Вступить в клуб
Карта сайта 
Контакты 
Потом налил кастрол 75-140, поехало. щас редуктор поменяю, налью все таки 75-140, вряд ли ощутимо на расход повлияет. Пущай LSD подольше живет 
Прибавка мощности тоже как бы не чувствовалась.