Библиографическое описание:

Мусурманов Р. К., Утаев С. А. К уравнению изменения кинетики срабатывания присадок масел двигателя работающего на газообразном топливе // Молодой ученый. — 2012. — №4. — С. 50-53.

Содержание присадок в маслах снижается во время работы двигателей. К срабатыванию присадок посвящена много работ, в работах Альтшулера и других рассматривается закономерность срабатывания присадок.

Время срабатывания присадок, как правило, подчиняется сравнительно простым закономерностям реакций первого и значительно нулевого порядка, эти закономерности изучены в работах Григорьева Б.П. и работах Денисова Е.Т.. Это иллюстрируется на рис.1 которых приведена зависимость содержания присадок в масле автомобильного двигателя от пробега.

Срабатывание некоторых присадок в начальной период работы масел объясняется их адсорбций на деталях двигателей и на поверхности масляных фильтров.










Рис.1. Зависимость содержания сульфонатных (1) и фенольных (2) присадок в масле от пробега автомобильного двигателя

Однако, наиболее важная причина срабатывания присадок в процессе работы двигателей – физико-химические воздействия их с продуктами старения масла и сгорания топлива.

Щелочные присадки убывают по мере взаимодействия масел с продуктами сгорания топлива, содержащими значительные количество серы и азота. Другая причина снижения щелочности – взаимодействие присадки с продуктами старения самих масел. Замечено, что скорость реакций нейтрализации кислых продуктов убывает по мере исчерпания щелочного запаса масел. Присадки моющего типа убывают по мере накопления нерастворимых в маслах асфальто-смолистых компонентов и других высокодисперсных частиц, для стабилизации которых в высокодисперсном состоянии необходима адсорбция присадок.

Термический распад присадок тоже является одной из причин их срабаиывания. При этом наблюдается не только срабатывание присадок, но и образование в продуктах распада некоторых веществ, вызывающих коррозию деталей машин.

Изучение кинетики изменения щелочности масла считают наиболее простым способом изучения кинетики срабатывания присадок. Скорость расхода щелочной присадки зависит от содержания в продуктах сгорания топлив кислых веществ. Согласно данным работы Морозова А.Г., Орциомова О.М., скорость изменения щелочности К определяется из формулы

(в мг КОН/г) : К=0,35y FS

где: F- расход топлива, кг/ч; S- содержание серы в топливе, %.

y = 0,07...0,013- величина, определяющая, какая часть образовавшихся при сгорании топлива окислов серы поступает в зону поршневых колец и реагирует с щелочной присадкой.

Следует указать, что выражение К= 0,35y FS получено при допущении полной нейтрализации попадающих в масло окислов серы.

Как видно из рис. 1 скорость срабатывания присадки убывает по мере увеличения пробега автомобиля. Выражение для скорости срабатывания присадки можно записать в виде где С- щелочность, К- константа скорости срабатывания.

Интегрируя это выражение, можно получить простейшую (без учета угара и долива масла) зависимость щелочности масла от времени: (1)

где - начальная щелочность масла.

При отсутствии угара масла срабатывание в точности подчиняется закону (1). Из этого выражения легко найти время срабатывания присадки до заданного значения концентрации :

(2)

Отсюда видно, что увеличение ресурса масла путем повышения начальной концентрации присадок не является рациональным приемом.

Изменения содержания присадки в масле с учетом непрерывного угара и равного ему долива масла можно записать уравнением:

(3)
где: - масса масла, и - скорость угара и долива масла.
Интегрируя (3), получим зависимость изменения во времени концентрации присадки :
С = (4)

Полагая в выражении t = ∞, получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя:

(5)

При относительно малом угаре масла, т.е. при предельное значение концентрации присадки может принимать значение ниже предельно допустимого уровня согласно по данным Крейна Смин S, где S- содержание серы в топливе, %. По другим данным, минимально допустимая щелочность различна для масла различных марок и составляет при содержании серы в топливе до 0,5% 1,5- 2 мгКОН/г, а при содержании серы до 1% -2-5 мгКОН/г.

Зная значения С0 и Смин , можно определить предельно допустимый срок работы масла:

(6)
Отсюда нетрудно выявить, какой должна быть начальная концентрация присадки в масле при бессменной его работе и выполнении условия С≥ Смин :
(7)

Практический интерес представляет срабатывание присадки в том случае, когда в картер залито масло с одной концентрацией присадки, а угар компенсируется концентрацией присадки. Тогда дифференциальное уравнение срабатывания имеет вид:

(8)

Решением этого уравнения является:

(9)

Полагая t → ∞, получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя и вводом присадки:

(10)
Нетрудно показать, что при вводе концентрации присадок
(11)
в картере всего времени работы двигателя она будет поддерживатся как в исходном уровне. При С0 = Смин концентрация присадки должна быть равна:
(12)

В этом случае в течение всего периода работы масла концентрации в нем присадки будет предельно низком уровне, что с учетом законов срабатывания должна обеспечит минимальный расход присадки.

В последнее время появились работы, в которых теоретически и экспериментально обосновывается дозированный ввод присадок в масла с целью повышения ресурса масел и машин. В этих работах указывается на необходимость поддержания концентрации присадок в заданном диапазоне путем периодической или непрерывной компенсации их убыли, дозированный ввод присадки рассматривался в работах Альтшулера, Григорьева, работах Крейна.

Предлагается конструкция смазочная система двигателя, содержащая поддон- картер, закрепленный в нижней части двигателя, внутри которого расположен маслоприемник, соединенный посредством трубопровода с масляным насосом, в котором установлен редукционный клапан, масляный фильтр, перепускной клапан соединенный масляной магистралью, редукционным клапаном и снабжена устройством дозированного ввода композиции присадок.

Согласно расчетам, время tср. срабатывания присадки до заданной концентрации Смин. равно:

где: С0- начальная концентрация присадки в масле;
К- константа скорости срабатывания.

С кинетической точки зрения более целесообразно дробление предназначеннего ла количество присадок на возможно большее число частей и периодическое добавление очередных доз. При делении на n порций время срабатывания возрастает до

(13)

которое в раз превышает время срабатывания при одноразовом введении.

Наибольший прирост величины tср можно обеспечить, поддерживая концентрацию присадки вблизи значения Смин путем непрерывного дозирования добавления присадки со скоростью. Равной скорости срабатывания при С = Смин. В этом случае

(14)
это в раз больше, чем при одноразовом вводе присадки.

В нашем случае при использование газообразного топлива в систему не предусмотрен долив свежего масла, убывающая концентрация присадок на угар компенсируется с дозированным вводам присадок Св.

Уравнение (14) будет иметь вид

(15)

При этом содержание присадки в раза больше, чем при одноразовом вводе присадки.

Если концентрация присадки в масле С0 в три раза превышает минимально допустимую концентрацию Смин, замена одноразового общепринятого ввода присадки с маслом на непрерывное дозирование может обеспечить при этом же расходы присадки увеличение срока срабатывания почти в два раза больше.

Приведенные указывают на большую перспективность метода дозированного ввода присадок, при этом наблюдается положительный эффект в увеличении срок смены масла.


Литература:

1.Венцель С.В. Применение смазочных масел в автомобильных и тракторных двигателях. М.: Химия, 1985

Основные термины (генерируются автоматически): срабатывания присадок, срабатывания присадки, концентрации присадок, концентрация присадки, кинетики срабатывания присадок, концентрации присадки, начальная концентрация присадки, скорости срабатывания, значение концентрации присадок, скорости срабатывания присадки, одноразовом вводе присадки, срабатывания присадок масел, многофункционального пакета присадок, концентрацией присадки, закономерность срабатывания присадок, скорость срабатывания присадки, Время срабатывания присадок, причина срабатывания присадок, константа скорости срабатывания, значение концентрации присадки.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle