Цилиндровые масла для дизельных двигателей должны обладать рядом специфических свойств:
- Высоким резервом щелочности для нейтрализации кислот, образующихся при сгорании сернистых топлив
- Детергентно-диспергирующими свойствами, ориентированными на предотвращение отложений продуктов неполного сгорания в зоне поршневых колец и в продувочно-выпускных окнах
- Способностью к растеканию, благодаря которой масло распределяется по цилиндру и покрывает всю его поверхность
- Достаточно высокой липкостью (маслянистостью), чтобы при продувке цилиндра масло не сдувалось с поверхности
- Вязкостными свойствами, обеспечивающими сохранение масляной пленки при высоких температурах и давлении в зоне действия поршневых колец
- Противоизносными свойствами для предотвращения образования задиров в цилиндро-поршневой группе
При выборе масел для смазки цилиндров следует учитывать рекомендации завода-изготовителя, а также руководствоваться категориями API или АСЕА. Особое внимание нужно обращать на сочетание щелочности масла и сернистости топлива.
В бункерных топливах содержится от 0 до 5 % серы, в тяжелых топливах - 2,5-4 %. CIMAC (Международный Совет по ДВС) предложил следующую градацию топлив по содержанию в них серы.
Дистил. топлива |
(а) нормальное (b) низкое (с) очень низкое |
0,2-1,0 %, редко-1,5 % < 0,2 % < 0,05 % |
---|---|---|
Остаточные топлива |
(а) нормальное (b) низкое (с) очень низкое |
>1,0 %, типично-2,5-4,0 % 0,5 -1,0 % < 0,5 % |
Для топлива с высоким содержанием серы необходимо применять масла с более высокими значениями общего щелочного числа (ОЩЧ), при низком содержании серы предпочтительны масла с меньшими значениями ОЩЧ.
В двухтактных двигателях ранних выпусков, работающих на тяжелых остаточных топливах, для смазки цилиндров используют, как правило, масла сОЩЧ 60-70. Если топливо содержит выше 3,5 % серы, применяются высокощелочные смазочные материалы (ОЩЧ 80-100).
Масла с высокой щелочностью незаменимы в современных форсированных судовых двигателях с высокими давлениями и температурами в цилиндрах. Однако на большинстве судов имеется лишь одна цистерна цилиндрового масла в запасе, поэтому зачастую, в целях недопущения возможного коррозионного износа, приходится ограничиваться использованием имеющегося (с ОЩЧ 70), но в больших объемах.
С возвратом на малосернистое топливо подача масла может быть уменьшена, но она должна быть не ниже рекомендованного фирмой значения. В противном случае возможно нарушение режимов смазки в зоне работы поршневых колец с последующим прогрессирующим износом ЦПГ. Необходимо также учитывать, что с щелочностью масла связана не только его нейтрализующая способность, но и моющие детергентно-диспергирующие свойства, поэтому при уменьшении подачи и небольшой щелочности может увеличиться отложение лаков и нагаров, особенно в зоне поршневых колец.
В течение последних 50 лет уровень форсировки двигателей постоянно увеличивался за счет увеличения величины среднего, эффективного давления.
Еще 15-20 лет назад температура втулок цилиндров судовых дизелей находилась в пределах +150...+170 °С. Сегодня, в связи с форсировкой двигателей наддувом, температура цилиндров неуклонно растет, а это приводит к увеличению давления газов (у ряда современных двигателей максимальное давление цикла достигает 140-180 атм.).
Рост температур цилиндровых втулок затрудняет удержание масляной пленки на зеркале цилиндра. Из-за этого на отдельных участках цилиндров возникают зоны сухого трения и происходит адгезионное изнашивание, сопровождаемое микрозадирами рабочих поверхностей и износом поршневых колец. Износ поршневых колец провоцируется также отложениями нагара в канавках, ограничивающих свободу радиального перемещения колец.
В условиях форсировки двигателей отмечается еще одна опасность. Она связана с тем, что масло, подвергаясь действию более высоких температур, быстрее окисляется, что приводит к увеличению отложений в канавках поршневых колец и на головках поршней.
Высокое щелочное число, усиленные детергентные и противоизносные свойства масел сегодня особенно важны.
Цилиндровые масла нового поколения обладают всеми этими характеристиками, а также способностью сохранять на зеркале цилиндра прочную и достаточно толстую пленку.
В случае длительной работы на малосернистом топливе (менее 1,5 %) при выборе щелочности масла особенно важно следовать рекомендациям двигателестроителя. Если нет возможности перейти на низкощелочное масло, то не следует снижать подачу масла на смазку цилиндров ниже рекомендованной фирмой. На выбор щелочности масла влияет также величина нагрузки двигателя. Длительная работа при пониженных нагрузках приводит к снижению температуры цилиндров и увеличению количества образующейся серной кислоты. Для ее нейтрализации требуется больший запас щелочности масла.
Рекомендации по подбору цилиндровых масел:
- Для цилиндровых масел малооборотных дизелей рекомендуются следующие пределы щелочности: при S < 1,5 % ОЩЧ = 15-30, пpи S > 1,5-2 % ОЩЧ = 60-70
- При особо высоком содержании серы (свыше 3,5 %) необходимо переходить на масла с ОЩЧ = 85-100
- Недостаточную щелочность применяемого масла можно компенсировать увеличением его подачи на смазку цилиндров