1. Введение

Автомобильный транспорт играет ключевую роль в экономике любого государства, обеспечивая мобильность населения и перемещение грузов. И пока еще главной силовой установкой автомобилей и автобусов коммерческого сегмента остается двигатель внутреннего сгорания. Одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность эксплуатации автотранспорта, является качество моторного масла. Свойства моторных масел влияют, прежде всего, на надежность двигателя, пусковые свойства, затраты на эксплуатацию и т.д. [1], [2], [3].

Каким бы качественным ни было моторное масло, оно в процессе эксплуатации подвержено старению, деградации, и, в конечном счете, нуждается в замене [4], [5]. Это происходит потому, что в процессе эксплуатации с увеличением наработки (пробега) изменяются физико-механические свойства масла, такие как вязкость, плотность, температура вспышки [6], [7], смазывающие свойства [8], [9], щелочное и кислотное числа и др. [10], [11]. Операция по замене масла входит в перечень операций по техническому обслуживанию и выполняется по определенному регламенту [12]. Как показали многочисленные исследования [12], [13], [14], производители автомобильной техники зачастую указывают неоптимальные интервалы смены моторных масел, поскольку условия эксплуатации порой различаются весьма значительно. В связи с этим, логичным мероприятием является корректировка нормативов периодичности в зависимости от условий эксплуатации, как правило, в сторону сокращения [12]. С одной стороны, это повышает затраты на эксплуатацию, а с другой стороны, является вынужденной мерой по обеспечению требуемого уровня работоспособности. При этом остается также актуальным вопрос, как о классификации условий эксплуатации, так и о замене масла по фактическому состоянию. Выполненные работы по исследованию изменения параметров моторных масел, как правило, ограничивается наблюдением за единичными транспортными средствами или очень небольшими группами. В связи с этим проведение исследования, направленного на выявление закономерностей изменения физико-механических свойств масел у большой группы автотранспортных средств при замене их по фиксированной периодичности является актуальным и обладает научной новизной.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Выполнить отбор проб отработавшего масла и исследовать их физико-механические свойства у парка однотипных автотранспортных средств при фиксированном межсервисном интервале;

2. Выполнить анализ эксплуатационных свойств моторных масел и оценить их разброс при фиксированном межсервисном пробеге.

2. Материалы и методы

Эксперименты проводились в условиях автотранспортного предприятия ООО «Автоколонна 1880» города Иркутска, занимающейся перевозкой пассажиров по междугородным маршрутам. В качестве объектов для наблюдения выбраны междугородные автобусы GOLDEN DRAGON, YUTONG и HIGER в количестве 32 единиц. Выбор их обусловлен тем, что они имеют сходную силовую установку Cummins, а также одинаковый регламент замены масла. Эти транспортные средства приведены в таблице 1.

Периодичность замены масла скорректирована в сторону уменьшения от интервала, рекомендованного заводом — изготовителем автобусов и составляет 15 тыс. км. пробега на основании опыта предприятия. Для указанных автобусов наавтотранспортном предприятии используется моторное масло PETRO-CANADA Heavy Duty Engine Oil 15W-40 API: CI-4 Plus, CI-4, CH-4, SL, ACEA: E7.

Пробы масел отбирались при проведении очередного технического обслуживания на 15 тыс. км. пробега в количестве 250 мл от каждого автобуса. Измерялись следующие свойства: плотность, вязкость при 40 и 1000С, а также температура вспышки в закрытом тигле по методикам, указанным в таблице 2.

3. Результаты и обсуждение

На первом этапе было проверено соответствие заявленных характеристик фактическим данным. Результаты отображены в таблице 3.

Анализ данных, представленных в таблице 3, позволяет сделать заключение о соответствии фактических показателей заявленным. На втором этапе производились измерения параметров моторных масел, отработавших на указанных в таблице 1 автобусах 15 тыс. км. пробега. Результаты представлены на рис. 1–4 и сведены в таблицу 4.

Анализ данных, представленных на рисунке 1 и табл. 4 позволяет заключить, что плотность отработавшего моторного масла к указанному интервалу может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Но пределы изменения, за исключением образца масла с бортовым номером № 703 отличаются незначительно. Но при этом, увеличение плотности в данных случаях, как правило, связано с наличием примесей в виде нагара, сажи и других механических загрязнений. Сам по себе параметр плотности без детального анализа причин, вызывающих его изменение недостаточно информативен.

Числовые значения вязкости отработавших моторных масел качественно повторяют друг друга, как при 40 0С, так и при 100 0С, поэтому, на наш взгляд, достаточно измерения вязкости при одной температуре. Выполненный анализ позволил сделать вывод о тенденции уменьшения вязкости моторных масел к пробегу 15 тыс. км практически для всех рассматриваемых образцов. Это подтверждает в целом проведенные ранее исследования [4], [5], [6], [7] и объясняется срабатыванием и разложением присадок-загустителей. Случай повышения вязкости единичен и связан по данным предприятия с эксплуатацией в условиях повышенной запыленности по дорогам с грунтовым покрытием. Двигатель данного автобуса подвергался капитальному ремонту 4 раза.

Особый интерес представляет анализ данных представленных на рис. 4 по температуре вспышки моторного масла. Значительная доля публикаций, посвященных ее изменению от наработки (пробега), не выявила сколько-нибудь значимых изменений [1], [11], [13]. Наши исследования показывают, что у некоторых проб отработавших масел наблюдаются существенные отличия (более, чем в три раза), причем данные случаи не единичны и не являются выбросами, а автотранспортные средства при этом продолжают эксплуатироваться. Возможными причинами снижения температуры вспышки является наличие в масле топлива или антифриза. Попадание топлива, как правило, вызвано ухудшением технического состояния цилиндро-поршневой группы, о чем свидетельствуют достаточно большие пробеги автобусов без капитального ремонта. Другой причиной является ухудшение свойств резиновых уплотнительных колец форсунок вследствие длительного воздействия температуры, что провоцирует попадание топлива в масло. Так или иначе, это крайне нежелательное явление, требующие оперативного реагирования, поскольку влияет на угар масла, вероятность прогара поршня [15] и даже ухода дизельного двигателя в «разнос».

Таким образом, проведенные нами исследования позволяют заключить, что сокращение периода замены отработавшего масла является недостаточной мерой по поддержанию работоспособности дизельных двигателей в эксплуатации, в случае, когда техническое состояние двигателя является предельным или близким к нему. В связи с этим необходимо применять комплексный подход, в том числе основанный на применении средств бортового мониторинга параметров моторных и иных масел, указывающих на достижение предельного состояния.

4. Заключение

1. В результате исследования проб масла, отобранных у однотипного парка автобусов через фиксированный интервал, установлено, что помимо естественной деградации и изменения свойств значительное влияние оказывает индивидуальное техническое состояние двигателей;

2. В зависимости от технического состояния при фиксированном интервале замены плотность топлива может, как оставаться практически неизменной, так и уменьшаться либо увеличиваться в достаточно небольших пределах, что делает этот параметр для оценки малоинформативным без детального анализа причин, вызывающих его изменение;

3. Вязкость отработавших моторных масел с увеличением пробега имеет общую тенденцию к снижению, увеличиваясь однако при эксплуатации двигателей в достаточно тяжелых условиях эксплуатации и повышенной запыленности;

4. Температура вспышки при фиксированном диапазоне может значительно изменяться в сторону уменьшения (разность может достигать три и более раза) при ухудшении технического состояния двигателя, например, при значительном износе цилиндро-поршневой группы, высыханию уплотнительных колец инжекторов, а также вследствие попадания в масло антифриза.

The additional file for this article can be found as follows: