Отложения в двигателе - что это?

В процессе эксплуатации моторного масла в двигателе происходит естественное изменение его свойств. 

Моторное масло поддается воздействию факторов, которые можно условно разделить на три группы:

1) Высокотемпературные и окислительные воздействия;

2) Механические и химические преобразования компонентов моторного масла;

3) Внешние загрязняющие факторы.

В результате действия этих факторов, в моторном масле даже полностью исправного мотора, работающего на качественном топливе и хорошем масле, скапливаются такие отложения:

• Продукты химического преобразования, окисления моторного масла и его компонентов;
• Продукты сгорания топлива;
• Вода, конденсат;
• Продукты механического износа двигателя;
• Загрязнения в виде пыли, песка, грязи.

Соответственно, чем больше износ двигателя, чем хуже качество топлива, фильтров и самого моторного масла, тем более интенсивно накапливаются и откладываются в закромах двс эти самые продукты.

Далее постараемся разобрать подробнее некоторые из этих факторов:

Окисление. 

В работающем моторе нагретое моторное масло все время циркулирует в системе и прямо контактирует с воздухом, и продуктами полного, неполного сгорания топлива. Кислород ускоряет процесс окисления моторного масла. Этот процесс происходит быстрее в маслах, которые склонны к пенообразованию. Металлические поверхности деталей выступают в роли катализаторов процесса окисления масла. Масло нагревается, соприкасаясь с нагретыми деталями (в первую очередь, с цилиндрами, поршнями и клапанами), что значительно ускоряет процесс окисления масла. Результатом могут стать твёрдые продукты окисления (отложения).

Продукты окисления и изменение характеристик моторного масла.

Самыми значимыми опасными для двигателя продуктами окисления масла являются кислоты, они вызывают коррозию металлов. За нейтрализацию образующихся кислот отвечают содержащиеся в масле щелочные присадки. Обратная сторона медали щелочных присадок - ухудшение диспергирующих и моющих свойств моторного масла, что в свою очередь ограничивает его ресурс, но тут на помощь приходят как раз моющие присадки, то есть все должно быть сбалансировано. Стоит отметить, что образование и накопление отложений на поверхности деталей двигателя является результатом не только недостаточной окислительной и термической стабильности масла, но и недостаточной его моющей способности. Поэтому износ двигателя и снижение ресурса масла является комплексным показателем качества масла.

Отложения в камере сгорания 

Образуются из частиц углерода (кокса),  в результате неполного сгорания топлива и солей металлов входящих в состав присадок в результате термического разложения остатков масла попадающих в камеру.  Эти отложения накаляются и вызывают преждевременное возгорание рабочей смеси (до появления искры).  Такое зажигание называется преждевременным или калильным зажиганием.  Это создает дополнительные напряжения в двигателе, что приводит к ускоренному износу подшипников и коленчатого вала. Кроме того, перегреваются отдельные части двигателя, снижается мощность, повышается расход топлива.

Углеродистые отложения в двигателе.

На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и самого масла. 

Различают три вида углеродистых отложений: нагар, лак, шлам.

Нагар - это продукты термической деструкции и полимеризации масла и остатков топлива. Он образуется на сильно нагретых поверхностях (450° — 950°С). Нагар имеет характерный черный цвет, хотя иногда может быть белого, коричневого или другого цвета. Толщина слоя отложении периодически изменяется — когда отложений много, ухудшается отвод тепла, повышается температура верхнего слоя отложений и они сгорают. Меньшее количество отложений образуется в разогретом двигателе, работающем по нагрузкой. По структуре, отложения бывают монолитными,плотными или рыхлыми. Отложения в канавках поршня вокруг колец препятствуют их движению и прижиманию к стенкам цилиндра (заклинивание, залипание, прихватывание колец. В результате заклинивания и затруднения движения колец, они не прижимаются к стенкам и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность двигателя падает, возрастает прорыв газов в картер и расход масла. Прижимание колец отложениями к стенкам цилиндра приводит к чрезмерному износу цилиндров. Отложения на верхней части поршней полируют внутренние стенки цилиндров. Полировка препятствует удержанию и сохраняемости масляной пленки на стенках и значительно ускоряет скорость износа.

Лак

Тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета, который образуется на умеренно нагретых поверхностях вследствие полимеризации тонкого слоя масла в присутствии кислорода. Лаком покрываются юбка и внутренняя поверхность поршня, шатуны и поршневые пальцы, стержни клапанов и нижние части цилиндров. Лак значительно ухудшает отвод тепла (особенно поршня), снижает прочность и сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров.

Шлам

Суспензия и эмульсия в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета.

Состав картерного шлама: масло 50-70% вода 5-15% продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы - остальное. Шлам является мягким, рыхлым, однако при нагреве (при продолжительной поездке) становится твердым и хрупким.

В зависимости от температуры двигателя и масла, процессы шламообразования несколько различаются. Различают низкотемпературный и высокотемпературный

Низкотемпературный шлам 

Образуется при взаимодействии в картере прорывных газов, содержащих остатки топлива и воды, с маслом. В не прогретом двигателе вода и топливо испаряются медленнее что способствует образованию эмульсии, которая впоследствии превращается в шлам. Образование шлама в картере является причиной:

• возрастания вязкости (загустения) масла;
• закупоривания каналов системы смазки;
• нарушение подачи масла.

Высокотемпературный шлам 

Образуется в результате соединения между собой окисленных молекул масла под влиянием высокой температуры. Увеличение молекулярной массы масла приводит к повышению вязкости.

В дизельном двигателе образование шлама и увеличение вязкости масла вызывается накоплением сажи. Образованию сажи способствуют перегрузки двигателя и увеличение жирности рабочей смеси.

Расход присадок

Расход, срабатывание присадок является определяющим процессом снижения ресурса масла. Наиболее важные присадки моторного масла — моющие, диспергирующие и нейтрализующие, расходуются на нейтрализацию кислотных соединений, задерживаются в фильтрах (вместе с продуктами окисления) и разлагаются при высоких температурах. О расходе присадок косвенно можно судить по уменьшению общего щёлочного числа TBN. Кислотность масла повышается вследствие образования кислотных продуктов окисления самого масла и серосодержащих продуктов сгорания топлива. Они реагируют с присадками,щелочность масла постепенно уменьшается что приводит к ухудшению моющих и диспергирующих свойств масла.