О разжижении моторного масла топливом
Причины высокого содержания топлива в масле: неполное сгорание топлива из-за неточных регулировок двигателя, плохая работа впрыска, неправильное зажигание, неправильная регулировка клапанов, дефектные распылители, изношенные поршневые кольца, неисправный топливный насос и т. д.
Попадание топлива в масло, помимо снижения вязкости, резко ухудшает его противоизносные свойства, ускоряет образование нагара и лака на поршнях. Низкая вязкость приводит к падению давления в главной магистрали, изменению толщины масляной пленки, нарушению режима смазки узлов трения, задиру деталей цилиндро-поршневой группы, износу подшипников, поломке коленчатого вала и даже взрывам в картере.
Из-за закоксовывания свечи зажигания, отложения на электродах топливных присадок, дефектов форсунки не сгоревшее топливо стекает в картер, смывая с поверхности цилиндров масло, что приводит к износу (рис. 1).
Наиболее полное представление о разжижении масла и его работоспособности дает постоянный анализ вязкости, по изменению которой можно судить о степени разжижения масла, а также его окисления или разрушения загущающей присадки. Для определения работоспособности моторного масла достаточно определить вязкость при температуре 40 и 100 °C, рассчитать индекс вязкости и сравнить с исходным показателем. Из нашей практики достаточно определить вязкости при комнатной температуре и при 40 °C и по вязкостно-температурному показателю определить содержание топлива (подробно об этом – в книге Р. Г. Нигматуллина «Диагностика ДВС по анализу работающего масла»). Так как бензин и дизельное топливо имеют высокий индекс вязкости, то по увеличению индекса вязкости можно выявить попадание в масло топлива, а значит, косвенно и показатель температуры вспышки масла, который прежде всего характеризует пожароопасность масла, о которой судят по низкой температуре вспышки. Температура вспышки моторного масла при попадании топлива резко падает (рис. 2).
В свежих и незначительно окисленных маслах между вязкостью и температурой вспышки существует линейная зависимость. При повышенной скорости старения масла и при разжижении масла тяжелым топливом эта зависимость нарушается: вязкость масла изменяется незначительно, а температура вспышки резко падает.
Предельное значение температур вспышки для работавших масел составляет в среднем 170…180 °C. Для высоковязких масел с высокой температурой вспышки предельным считают снижение температуры вспышки на 40…50 °C.
В ООО «Химмотолог» разработаны вискозиметры, которые позволяют установить разжижение моторных масел, а также косвенно температуру вспышки за короткое время. На рис. 3 пробоотборник-вискозиметр, определяющий вязкость масла по времени заполнения емкости.
На рис. 4 фото мультимаслотестера.
На рис. 5 фото вискозиметра В‑200.
Эти вискозиметры использовались для определения разжижения моторного масла в нижеследующих примерах из практики.
Случай с разжижением моторного масла автомобиля Land Cruiser. Водитель во время командировки заправил автомобиль бензином АИ‑95 на трассе, доехал до гаража и передал ключи руководителю предприятия. После заправки бензином водитель почувствовал падение мощности автомобиля, снизилась разгонная динамика и скорость машины на подъемах, повысился расход топлива, так доехал автомобиль до гаража. Утром руководитель предприятия не смог завести автомобиль и вызвал водителя. Водитель тоже не смог завести автомобиль. Так как машина на гарантии, то вызвали дилера, доставили автомобиль на СТО. Отвернули свечи, провели визуальный осмотр, на изоляторе свечи обнаружены токопроводящий налет красного цвета, токовые дорожки пробоя (рис. 6).
Так как автомобиль, пробег которого составляет 8230 км, на гарантии, то владелец автомобиля отобрал пробу моторного масла и бензина на анализ. Вязкость масла при 100 °С составила 5,4 сСт, что составляет 46,9% от свежего (11,5 сСт). Продукты износа составили: железа – 78 ррм; хрома – 14 ррм; алюминия – 34 ррм. Содержание присадок ниже допустимого количества: кальция – 1100 ррм; фосфора – 54 ррм; цинка – 160 ррм. В бензине обнаружены ферроцены в количестве 52 ррм. Причины выхода из строя автомобиля: попадание некачественного бензина, содержащего 52 ррм ферроцена, в моторное масло автомобиля с продуктами неполного сгорания топлива с прорывными газами из-за ферроценов на электродах свечей при работающем двигателе; утром при попытке завести двигатель катушка зажигания вышла из строя, так как между слоями ее изоляции возник пробой, спровоцированный повышением напряжения разряда в зазоре между электродами свечи из-за работы на бензине с ферроценом. Известно, что пробои в зажигании могут привести к остановке даже прогретого мотора, не говоря уже о холодном. Хорошо, что утром двигатель не завелся, так как в картере большое содержание бензина, который попал туда из-за свечей, нерегулярно воспламеняющих горючую смесь при езде и отсутствии искры при попытке завести двигатель утром. Присутствие бензина в картере могло привести к загоранию или взрыву от искры газовоздушной среды. Определение вязкости моторного масла и выявление ферроцена в бензине позволили установить причину и устранить и предотвратить выход из строя автомобиля. Моторное масло и свечи заменили, двигатель сохранил свое работоспособное состояние, на его спидометре сегодня 137 тыс. км пробега.
Другой пример. При тестировании автомобиля Opel, пробег 54 тыс. км, в картере была обнаружена «гремучая смесь» масла с бензином. Используя вискозиметр, установили снижение вязкости моторного масла на 3,8 сСт, или на 33% от вязкости свежего масла, обнаружены продукты износа, видимые глазом.
Как бензин попал в картер? За три дня до диагностики автомобиль был на мойке. Двигатель мыли струей воды под давлением. Несмотря на то что свечи зажигания герметизированы, в их шахтах после мойки скопилась вода, из-за чего свечи не давали полноценной искры. Топливо из камеры сгорания по стенкам цилиндров стекало в картер. Воду из свечных шахт удалили, через два дня вязкость масла составила 10,0 сСт, что является нормальным для класса вязкости 5W‑40. Масляное пятно показало удовлетворительное состояние масла, износ прекратился.
Казалось бы, все просто: бензин испарился, и масло практически восстановило свою вязкость. На самом деле все намного сложнее. Бензин полностью не испаряется, тяжелая часть остается в масле. Поэтому, если бензин постоянно попадает в картер, масло разжижается за счет его неиспарившейся части. В этом примере опытный водитель вовремя обратился к нам. Выяснили и устранили причину, автомобиль в работоспособном состоянии.
Еще один пример, где избежать ремонта не удалось – автомобиль Isuzu с турбодизелем, пробег 45 тыс. км. Мультимаслотестер показал снижение вязкости масла на 32% от исходного. Из-за попадания топлива уровень масла в картере увеличился. Топливно-масляную смесь засосало в систему отвода картерных газов, далее в воздушную магистраль и через турбину – во входной коллектор вместо воздуха. Прогорел четвертый цилиндр, разрушилась турбина, выявлено большое количество продуктов износа в масле. Топливо попадало через разрушившиеся уплотнения форсунки и через шток топливного насоса. Со слов водителя, машина начала капризничать за два месяца до произошедшего случая (плохо заводился, увеличился расход топлива, начал дымить и т. д.). В отличие от бензина, легкая часть дизельного топлива испаряется медленнее, поэтому аварийное разжижение масла длилось два месяца и стало причиной выхода из строя ДВС.
С переходом двигателей на маловязкие масла их разжижение становиться более актуальной проблемой. Перед очередным ТО владелец обнаружил в двигателе повышенный уровень масла SAE0W‑20, которое к тому же имело сильный запах бензина и превышало верхнюю отметку на щупе примерно на 8 мм. Компьютерная диагностика дефекты не выявила, мастер СТО откачал излишки масла на 5 мм ниже верхней отметки по щупу и сказал, если будет расти уровень масла, то приехать к ним, будем думать. Уровень масла после откачки и до окончания наблюдения в течение трех месяцев перестал расти и резко уменьшился (масло стало угорать) выше допустимой нормы для двигателя (в среднем 1,5 л на 1000 км вместо 0,8 л!). Вязкость масла при 100 °C составила 5,1 сСт, значение снизилось на 32% от исходного. Причина оказалась в дефекте топливного насоса. Своевременный анализ вязкости масла позволил установить причину и избежать дорогостоящего ремонта. Для современного маловязкого энергосберегающего моторного масла SAE0W‑20 есть рекомендации производителя менять через 12 тыс. км для нормальных условий эксплуатации, через 8 тыс. км – для тяжелых условий эксплуатации.
Еще опаснее попадание в моторное масло обводненного топлива. Присутствие в дизельном топливе свободной воды даже в небольших количествах ведет к неравномерному его распылению, изменяет поверхностное натяжение капель топлива, что вызывает значительное увеличение их размеров. Присутствие воды отрицательно влияет на процесс испарения топлива в камере сгорания, снижая температуру и уменьшая давление паров топлива; повреждаются распылители инжекторов, форсунки, плунжерная пара и т. д., но это уже отдельная тема выходящая за рамки настоящей публикации.
Вывод: пользуясь вискозиметром, можно на ранней стадии выявить разжижение моторного масла топливом и устранить причину, избежать поломки двигателя.
Ришат Нигматуллин, директор ООО «Химмотолог», д-р техн. наук, профессор
