実行中のエンジンのプロパティの主な変更は、次の理由で発生します。
高温および酸化効果;
油成分のメカノケミカル変換;
永久蓄積:
油およびその成分の変換生成物;
燃料燃焼製品;
水;
着用製品
ほこり、砂、汚れの形の汚染物質。
酸化。
稼働中のエンジンでは、高温のオイルが絶えず循環し、燃料の完全燃焼および不完全燃焼の生成物である空気と接触します。 空気酸素は油の酸化を促進します。 このプロセスは、泡立ちやすい油でより高速です。 部品の金属表面は、オイルの酸化プロセスの触媒として機能します。 オイルは、加熱された部品 (主にシリンダー、ピストン、バルブ) と接触すると加熱され、オイルの酸化プロセスが大幅に加速されます。 その結果、固体の酸化生成物 (堆積物) が生じることがあります。
稼働中のエンジンにおけるオイル交換の性質は、オイル分子の化学的変換だけでなく、シリンダー自体とクランクケースへの侵入の両方で、燃料の完全燃焼と不完全燃焼の生成物によっても影響を受けます。
エンジンオイルの酸化に対する温度の影響。
エンジンの温度条件には、次の 2 つのタイプがあります。
完全に暖機されたエンジンの動作 (メイン モード)。
加熱されていないエンジンの操作 (頻繁な車の停止)。
最初のケースでは、 高温第二に、エンジン内のオイルの特性を変更するモード - 低温. 多くの中間労働条件があります。 オイルの品質レベルを決定するとき、モーターテストは高温と低温の両方で実行されます。
酸化生成物とエンジンオイルの特性変化。
酸 （酸）。 油の酸化の最も重要な生成物は酸です。 それらは金属の腐食を引き起こし、結果として生じる酸を中和するためにアルカリ添加剤が消費され、その結果、分散性と洗浄性が低下し、オイルの耐用年数が短くなります。 総酸価、TAN（総酸価）の増加は、酸形成の主な指標です。
エンジン内のカーボン堆積物 （炭素堆積物）。 エンジン部品の高温面には、さまざまな炭素堆積物が形成されます。その組成と構造は、金属とオイルの表面の温度に依存します。 預金には次の 3 種類があります。
すす、
ワニス、
スラッジ。
エンジン部品の表面に堆積物が形成され蓄積するのは、オイルの酸化安定性と熱安定性が不十分なだけでなく、洗浄力が不十分なためであることを強調しておく必要があります。 したがって、エンジンの摩耗とオイル寿命の短縮は、オイル品質の複雑な指標です。
ナガル (ワニス、カーボン堆積物) は、油および燃料残渣の熱分解および重合 (クラッキングおよび重合) の生成物です。 非常に高温の表面 (450° - 950°C) で形成されます。 ナガルは特徴的な黒色ですが、白、茶色、または他の色になることもあります。 堆積層の厚さは周期的に変化し、堆積物が多いと熱除去が悪化し、堆積物の上層の温度が上昇して燃え尽きます。 負荷がかかった状態でエンジンが温まっていると、デポジットの形成が少なくなります。 構造によると、堆積物はモノリシック、高密度またはルーズです。
Nagar は、エンジンの動作と状態に悪影響を及ぼします。 リングの周りのピストンの溝の堆積物は、リングの動きとシリンダー壁への圧迫（ジャミング、固着、リングの固着）を防ぎます。 リングの詰まりと動きの難しさの結果、リングは壁に押し付けられず、シリンダー内で圧縮されず、エンジン出力が低下し、ガスがクランクケースに侵入し、オイル消費が増加します。 堆積物を含むリングをシリンダー壁に押し付けると、過度のシリンダー摩耗 (過度の摩耗) につながります。
シリンダー壁面研磨 (ボア研磨) - ピストンの上部 (ピストントップランド) の堆積物がシリンダーの内壁を研磨します。 研磨により、油膜が壁に保持および保持されるのを防ぎ、摩耗率を大幅に加速させます。
ワニス （漆器）。 酸素の存在下で油の薄層が重合することにより、適度に加熱された表面上に形成される、茶色から黒色の硬いまたは粘着性の炭素質物質の薄層。 スカートとピストンの内面、コネクティングロッドとピストンピン、バルブステム、シリンダーの下部はニス塗りされています。 ワニスは（特にピストンの）熱除去を著しく損ない、シリンダー壁の油膜の強度と持続性を低下させます。
燃焼室内の堆積物 （燃焼室堆積物）は、燃焼室に入る油残留物の熱分解の結果として添加剤の組成に含まれる燃料と金属塩の不完全燃焼の結果として、炭素粒子（コークス）から形成されます。 これらの堆積物は加熱され、作業混合物の早期点火を引き起こします (火花が現れる前に)。 この種の着火は、プレイグニッションまたはプレイグニッションと呼ばれます。 これにより、エンジンに追加のストレスが発生し（デトネーション）、ベアリングとクランクシャフトの摩耗が加速されます。 さらに、エンジンの個々の部品が過熱し、出力が低下し、燃料消費量が増加します。
スパークプラグの詰まり (スパークプラグの汚れ)。 スパークプラグの電極周辺に堆積したデポジットが火花ギャップを塞ぎ、火花が弱くなり、点火が不規則になります。 その結果、エンジン出力が低下し、燃料消費量が増加します。
タール、スラッジ、樹脂堆積物 (スラッジ) (樹脂、スラッジ、スラッジ堆積物) エンジン内で、スラッジは次の結果として形成されます。
油とその成分の酸化およびその他の変換;
燃料または分解生成物のオイルへの蓄積および不完全燃焼;
水。
樹脂状物質は、油の酸化変換（酸化分子の架橋）と酸化生成物の重合および燃料の不完全燃焼の結果として形成されます。 エンジンが十分に暖まっていないと、樹脂の形成が増加します。 燃料の不完全燃焼の生成物は、長時間のアイドリングまたはストップ/スタート モードでクランクケースに侵入します。 高温で集中的なエンジン運転では、燃料はより完全に燃焼します。 タールの形成とエンジンオイルを減らすために、樹脂の凝固と沈殿を防ぐ分散剤添加剤が導入されています。 樹脂、炭素粒子、水蒸気、重質燃料留分、酸、およびその他の化合物が凝縮し、凝集してより大きな粒子になり、いわゆるオイル内のスラッジを形成します。 黒いスラッジ。
汚泥 （スラッジ）は、茶色から黒色までの不溶性固体および樹脂状物質の油中の懸濁液および乳濁液です。 クランクケーススラッジの組成：
オイル 50-70%
水 5-15%
油の酸化と燃料の不完全燃焼の生成物、固体粒子 - 残り。
エンジンとオイルの温度に応じて、スラッジ形成のプロセスは多少異なります。 低温と高温の見分け方
低温汚泥 （低温スラッジ）。 燃料と水の残留物を含む破過ガスがクランクケース内のオイルと相互作用するときに形成されます。 エンジンが冷えていると、水と燃料の蒸発が遅くなり、これがエマルジョンの形成に寄与し、これが後にスラッジに変わります.クランクケース内のスラッジ（サンプ内のスラッジ）の形成は、
オイルの粘度の増加（増粘）（viscosityincrease）;
潤滑システムのチャネルの詰まり（油路の閉塞）;
石油供給の違反（石油飢餓）。
ロッカー ボックス内にスラッジが形成されると、このボックスの換気が不十分になります (ファウルエアベント)。 得られたスラッジは柔らかく砕けやすいですが、加熱すると（長い旅行中に）硬くてもろくなります。
高温汚泥 （高温スラッジ）。 これは、高温の影響下で酸化した油分子が結合した結果として形成されます。 油の分子量の増加は、粘度の増加につながります。
ディーゼルエンジンでは、スラッジの形成とオイル粘度の上昇は、すすの蓄積によって引き起こされます。 すすの形成は、エンジンの過負荷と作動混合物の脂肪含有量の増加によって促進されます。
添加物の消費。 消費、添加剤の操作は、石油資源を削減する決定的なプロセスです。 最も重要なエンジン オイル添加剤 - 洗剤、分散剤、中和剤 - は、酸性化合物を中和するために使用され、(酸化生成物と共に) フィルターに保持され、高温で分解します。 添加剤の消費は、総塩基数 TBN の減少によって間接的に判断できます。 油の酸性度は、油自体の酸酸化生成物および燃料燃焼の硫黄含有生成物の形成により増加します。 それらは添加剤と反応し、油のアルカリ度が徐々に低下し、油の洗浄剤および分散剤の特性が低下します。
パワーを上げてエンジンを強制する効果。オイルの抗酸化および洗浄特性は、エンジンをブーストする際に特に重要です。 ガソリンエンジンは圧縮比とクランクシャフト速度を上げることでブーストされ、ディーゼルエンジンは有効圧力（主にターボチャージャーで）とクランクシャフト速度を上げることでブーストされます。 クランクシャフト速度が 100 rpm 増加するか、有効圧力が 0.03 MPa 増加すると、ピストン温度は 3°C 上昇します。 エンジンに力を加えると、通常は質量が減少し、部品の機械的および熱的負荷が増加します。
エンジンのフラッシング。
車の運転中、高品質のモーター オイルを使用していても、エンジンの内面や潤滑システムの経路に有害な炭素堆積物が必然的に形成されます。 オイル交換の際、古い使用済みのエンジン オイルがエンジンの内部空洞に残ることも避けられません。 したがって、使用済みのエンジンを空にした直後に新しいエンジン オイルを注いだ場合、新しく注入されたオイルの洗剤添加剤は、エンジン内に残っているこれらすべての堆積物や汚染物質をすぐに積極的に溶解し始めます。特に、オイルフィルターの部分的な目詰まり、したがってその操作効率の低下、添加剤パッケージの早期操作、および新鮮なエンジンオイルの洗浄特性の損失など、非常に悪影響があります。 これらすべてが、エンジン リソースとその出力特性に最も悪影響を及ぼします。 今日、エンジンオイルを交換するときに潤滑システムを洗い流す必要があることは非常に明白であり、誰も疑いませんし、追加の正当化を必要としません. 燃料と空気の混合気が入るガソリンエンジンの燃焼室では、完全にまたは部分的に燃焼し、結果として炭素堆積物が発生します。 さらに、燃料の不完全燃焼の生成物は、エンジンの内面にワニス堆積物が形成される原因となります。 さらに、ほとんどの燃焼生成物は排気システムを通過しますが、ガスのごく一部がクランクケースに侵入し、エンジンオイルと接触します。 この場合、油は酸化されて希釈され、難溶性の酸化生成物が形成され、それがさらにスラッジやその他の堆積物の形成に寄与します。 さらに、ディーゼルエンジンでは、硫黄が燃料とともに燃焼室に入ります。 硫黄の酸化反応の結果として、燃料と空気の混合気の燃焼中に有害な堆積物が形成され、腐食やエンジンの摩耗につながります。 内部表面、潤滑システムのチャネル、およびエンジン部品に形成されたカーボン堆積物は、熱除去の低下につながるだけでなく、摩擦面へのオイルの付着の顕著な減少にもつながります。フリクションユニットのエンジン部品の油膜。
エンジン内に堆積物やすすが形成される理由
高品質のオイルを使用しても、燃料や潤滑油の品質とは関係のない理由でエンジン内に堆積物や堆積物が形成される可能性があるため、コーキングの問題は解消されません。
1. エンジンの過熱 . 定期的な過熱の結果として、オイルはより速く老化し、粘度を失い、ピストンリングの下の溝、燃焼室の壁、潤滑システム、およびその他の部品にポリマー堆積物を形成します。
2. 低温での操作 . 燃料の燃焼中に発生する水蒸気が冷たいオイルと反応し、クランクケース内にスラッジが形成されます。
3. アーバンモードの操作 . 短い旅行と交通渋滞。 このような操作では、エンジンは通常の操作に到達せず、その結果、シリンダー - ピストン グループの炭化が始まります。
4. 時期尚早のオイル交換 老化プロセスの結果として生じる堆積物の急激な増加につながります。
5. ターボチャージャーの摩耗 、その結果、高温の排気ガスがオイルに入り始め、オイルの特性が変化します。
6. 不凍液がクランクケースに入る 冷却システムが減圧されると、オイルの特性が変化し、その重合プロセスが開始されます。
7. 質の悪い燃料 . 燃料が不完全燃焼すると、その一部がリングを通ってクランクケースに入り、オイルの老化プロセスを加速します。
8. 余分なすすの形成 ディーゼルエンジンの弱い圧縮または遅い燃料噴射によるものです。
硫黄化合物の含有量が少ない油を蒸留すると、化学的安定性の高いディーゼル燃料が得られます。 このような燃料は、その品質を長期間保持します（5年以上の保管）。
ディーゼルエンジンでそのような燃料を使用した後、炭素堆積物とタール堆積物が現れます。 この理由は、重い分率組成を持つ燃料の粘度が高いため、シリンダー内のディーゼル燃料の不完全な蒸発と微粒化が不十分であるためです。 さらに、ディーゼル燃料中の機械的不純物の存在は、炭素形成の原因です。
その結果、燃料中の硫黄、実際のタール、灰（不燃性不純物）の存在、およびそのような燃料が炭素を形成する傾向が、コークス数によって特徴付けられる炭素堆積物の蓄積のダイナミクスを決定します。 燃料が高温 (800 ～ 900 ℃ 以上) で空気に触れずに分解する際に、燃料が炭素質残留物を形成する能力。
炭素質残留物または鉱物残留物は灰、すなわち 炭素形成を増加させる不燃性不純物。 さらに、エンジンオイルに灰が混入すると、内燃機関部品の摩耗が加速されます。 したがって、灰の量は0.01％以下の基準に制限されています。 したがって、次の要因が炭素質残留物の形成の原因です。
1) タールアスファルテン化合物からの燃料精製の深さが不十分。
2) ディーゼル燃料の粘度上昇;
3）燃料の分数組成が重い。
また、ディーゼル燃料のすすの傾向は、その中の実際の樹脂の含有量によって特徴付けられます。 基本的な蒸留器を洗浄した後に残る不純物。 実際の樹脂は、燃料中の不飽和炭化水素の存在により、燃料の粘着性を引き起こします。その量は、ヨウ素価によって判断されます。
ヨウ素価は、ディーゼル燃料中の不飽和炭化水素 (オレフィン) の指標であり、100 g の燃料に含まれる不飽和炭化水素に加えられたヨウ素のグラム数に数値的に等しくなります。
通常、不飽和炭化水素 (オレフィン) はヨウ素と反応します。 つまり、燃料中の不飽和炭化水素が多いほど、より多くのヨウ素が反応します。 通常は、ヨウ素と反応する不飽和炭化水素の量が、冬または夏のディーゼル燃料 100 g あたりヨウ素 6 g を超えない量です。
ディーゼル燃料中の実際の樹脂が多いほど、炭素形成の傾向が高くなります。 したがって、実際の樹脂の含有量は次の値を超えてはなりません。
冬のディーゼル燃料の場合 - 100mlあたり30mg;
夏のDTの場合 - 100mlあたり60mg。
ディーゼル燃料がニスを形成する傾向は、燃料 100 ml あたりの mg 単位のニスの含有量によって推定されます。 これを行うには、燃料を250℃の特別なラッカーで蒸発させます。
結論:
1) ディーゼルエンジンがサワー燃料で作動すると、除去が困難な固い堆積物やワニス堆積物が形成され、低温で作動するとエンジン部品の摩耗を引き起こします。
2) 燃料の炭化はまた、ピストンリングの詰まりが発生する結果として、炭素堆積物の形成とワニスの形成につながります。
3) 燃料中のメルカプト硫黄粒子の存在により、燃料の酸化中に樹脂が形成され、オレフィンから形成された樹脂、さらにはディーゼル燃料に含まれる実際の樹脂と組み合わせて、ワニス膜が上に堆積します。ノズル ニードルが最終的にノズル内で凍結する原因となります。
4) 多機能添加剤とそのディーゼル燃料特性への影響。
ディーゼル燃料の特性を改善するには、次のような多機能添加剤を組成に導入します。
うつ病;
・セタン価の上昇。
· 酸化防止剤;
· 洗剤分散;
排ガス等の煙の低減
防煙添加剤グレード MST-15、ADP-2056、EFAP-6 の濃度 0.2 ～ 0.3 を使用すると、排気煙を 40 ～ 50% 削減し、煤の含有量を減らすことができます。
0.25 ～ 0.3% の濃度のナフテン酸亜鉛グレードの防食添加剤は、エンジン オイルに添加され、酸の破壊的な影響を効果的に中和します。
ディーゼル燃料のセタン価を上げ、その始動特性を改善するために、添加剤が使用されます。 硝酸イソプロピル; 0.2 ... 0.25％の濃度の過酸化物RCH 2 ONO。
抑制添加剤 - 流動点を下げるために、濃度が 0.001 ～ 2.0% のエチレンと酢酸ビニルのコポリマーが使用されます。 それらは、硬化パラフィンの微結晶の単分子層で覆われ、それらの拡大と沈殿を防ぎます。
0.001 ... 0.1% の濃度の酸化防止添加剤は、燃料の熱酸化耐性を高めます。
0.0008 ... 0.005% の濃度の防食添加剤は、ディーゼル燃料の腐食性を軽減します。
0.005 ... 0.5% の濃度の殺生物性添加剤で、燃料中の微生物の繁殖を抑制します。
燃料の低温特性を拡張するだけでなく、排気ガスの毒性を低減する抑制剤、洗浄剤、防煙成分で構成される多機能添加剤。 たとえば、0.05 ～ 0.3% の量の ADDP 添加剤をディーゼル燃料に導入すると、燃料の流動点が 20 ～ 25% 低下しますが、ろ過温度は 10 ～ 12℃ 低下します。煙 - 20 ... 55? C、および炭素形成 - 50 ... 60%。
したがって、ディーゼル燃料にさまざまな添加剤や添加剤を導入すると、その性能特性が大幅に向上します。
エンジン内の堆積物に対する温度の影響
自動車エンジンの堆積物の研究。
内燃エンジンの動作信頼性を向上させるための予備手段の 1 つは、エンジン オイルと接触する部品の表面の堆積物、ワニス、および堆積物の堆積物を減らすことです。 それらの形成は、オイルの老化プロセス (オイルベースを構成する炭化水素の酸化) に基づいています。 エンジン内のオイル酸化プロセス、堆積物の形成、および内燃エンジン全体の効率に決定的な影響を与えるのは、熱負荷部品の熱状態です。
キーワード: 温度、ピストン、シリンダー、モーター オイル、堆積物、すす、ワニス、性能、信頼性。
内燃機関部品の表面の堆積物は、主に堆積物、ワニス、沈殿物（スラッジ）の 3 種類に分けられます。
Nagar - エンジン運転中に燃焼室 (CC) の表面に堆積した固体炭素質物質。 同時に、混合物の組成が同じでエンジン部品の設計が同じであっても、炭素堆積物は主に温度条件に依存します。 Nagar は、エンジン内の混合気の燃焼プロセスとその動作の耐久性に非常に大きな影響を与えます。 ほとんどの異常燃焼（ノック燃焼、グロー着火など）には、燃焼室を構成する部品の表面にススが何らかの影響を及ぼします。
ラッカーは、高温の影響下でエンジンのシリンダー ピストン グループ (CPG) の部品を広げて覆う薄い油膜の変化 (酸化) の生成物です。 内燃エンジンへの最大の害は、ピストンリングの領域でのワニスの形成によって引き起こされ、コーキングのプロセスを引き起こします（可動性の喪失を伴う発生）。 オイルと接触するピストンの表面に付着したラッカーは、ピストンを介した適切な熱伝達を妨害し、ピストンからの熱除去を損ないます。
内燃機関で形成される沈殿物 (スラッジ) の量は、エンジン オイルの品質、部品の温度条件、エンジンの設計上の特徴、および運転条件によって決定的に影響を受けます。 このタイプの堆積物は、冬の運転条件で最も典型的であり、エンジンの頻繁な始動と停止で激化します。
内燃機関の熱状態は、さまざまな種類の堆積物の形成プロセス、部品の材料の強度特性、エンジンの出力有効指標、および表面の摩耗プロセスに決定的な影響を与えます。部品。 この点で、少なくとも特徴的な点でCPG部品のしきい値温度を知る必要があり、それを超えると前述のマイナスの結果につながります。
特徴的なポイントでの温度値に従って、ICE CPGの部品の温度状態を分析することをお勧めします。その位置は図に示されています。 1 . これらのポイントの温度は、部品の設計を最適化するためのエンジンの製造、テスト、および開発、エンジン オイルの選択、さまざまなエンジンの熱状態の比較、およびその他の多くの技術的問題の解決時に考慮に入れる必要があります。内燃機関の設計と操作。
米。 図 1.ディーゼル（a）およびガソリン（b）エンジンの温度状態の分析中の内燃機関のシリンダーとピストンの特徴点
これらの値には重大なレベルがあります。
1. ポイント 1 (ディーゼル エンジンでは CS の端、ガソリン エンジンではピストン底部の中央) での最大温度値は、市販のすべてのアルミニウム合金で 350C (短時間、380C) を超えてはなりません。それ以外の場合は、ディーゼル エンジンの CS のエッジや、ガソリン エンジンのピストンの焼損などに使用されます。 さらに、ピストン底部の燃焼表面の高温により、この表面に高硬度の堆積物が形成される。 エンジン製造の実践では、この臨界温度値は、シリコン、ベリリウム、ジルコニウム、チタン、およびその他の元素をピストン合金に追加することによって高めることができます。
この時点での臨界温度の超過の防止は、内燃エンジン部品の体積だけでなく、形状と冷却の適切な構成を最適化することによっても保証されます。 許容値のCPGエンジン部品の温度を超えることは、通常、電力に関してそれらを強制するための主な制限要因です. 温度レベルについては、考えられる極端な動作条件を考慮して、一定のマージンを維持する必要があります。
2. ピストンのポイント 2 での臨界温度値 - 上部圧縮リング (VKK) の上 - 250 ... 260C (短期、最大 290C)。 この値を超えると、すべての大量のエンジン オイルがコークス化 (激しいワニス形成が発生) し、ピストン リングの「閉塞」、つまり可動性が失われ、その結果、圧縮が大幅に低下します。エンジンオイル消費量の増加など
3. ピストンのポイント 3 (ピストン ヘッドの内側の断面に沿って対称に位置するポイント) での最高温度限界は 220°C です。 高温では、ピストンの内面に激しいワニス形成が発生します。 次に、ラッカーの堆積物は、オイルを介した熱の除去を防ぐ強力な熱バリアです。 これにより、ピストン全体の温度が自動的に上昇し、シリンダーミラーの表面の温度が上昇します。
4. ポイント 4 (シリンダーの表面上、TDC での VCC の停止ポイントの反対側) での最大許容温度値は 200C です。 それを超えると、エンジンオイルが液化し、シリンダーミラーに油膜が形成されて安定性が失われ、ミラーのリングの「乾燥」摩擦が発生します。 これにより、CPG 部品の分子機械的摩耗が激化します。 一方、シリンダー壁の温度低下（排気ガスの露点以下）は、それらの腐食機械的摩耗の加速に寄与することが知られています。 混合気の形成も悪化し、混合気の燃焼速度が低下し、エンジンの効率と経済性が低下し、排気ガスの毒性が増加します。 また、ピストンとシリンダーの温度が大幅に低い場合、凝縮した水蒸気がクランクケースオイルに浸透すると、不純物が激しく凝固し、添加剤が加水分解されて沈殿物（「スラッジ」）が形成されることにも注意してください。 これらの堆積物は、オイルチャネル、オイルサンプネット、オイルフィルターを汚染し、潤滑システムの正常な動作を著しく妨げます。
内燃機関部品の表面に炭素堆積物、ワニス、および堆積物が形成されるプロセスの強度は、運転中のモーターオイルの老化によって大きく影響されます。 油の老化は、不純物 (水を含む) の蓄積、物理的および化学的特性の変化、および炭化水素の酸化から成ります。
エンジンの作動中の純粋な充填オイルの部分組成の変化は、主にそのオイルベースの組成と個々の成分（パラフィン、芳香族、ナフテン系）の添加剤の割合を変更する理由によって引き起こされます。
これらには以下が含まれます：
過熱領域（たとえば、バルブブッシング、上部ピストンリングの領域、シリンダーミラーの上部コードの表面）でのオイルの熱分解プロセス。 そのようなプロセスは、オイルベースの最も軽いフラクションの酸化またはそれらの部分的な沸騰除去にさえつながります。
炭化水素に未蒸発燃料のベースを追加します。これは、始動の初期期間中にピストンシールゾーンを通ってクランクケースオイルサンプに入ります (または、車両を加速するためにシリンダーへの燃料供給が急激に増加します)。
シリンダーのCOPでの燃料の燃焼中に形成される、エンジンのオイルパンまたはオイルサンプに入る水。
クランクケース ベンチレーション システムが十分に効率的に動作し、クランクケース壁が 90 ～ 95°C に加熱されている場合、水はそれらに凝縮せず、クランクケース ベンチレーション システムによって大気中に除去されます。 クランクケースの壁の温度が大幅に低下すると、オイルに入った水が酸化プロセスに参加します。 この場合の凝縮水の量はかなりの量になる可能性があります。 2% のガスだけがシリンダーのすべての圧縮リングを通過できると仮定しても、1000 km 走行ごとに 2 ～ 2.5 リットルの作動容量を持つエンジンのクランクケースから 2 kg の水がポンプで送り出されます。 . 水の 95% がクランクケース ベンチレーション システムによって除去されると仮定すると、5000 km 走行した後、約 0.5 リットルの H2O が 4.0 リットルのエンジン オイルに落ちることになります。 この水は、エンジンが作動しているときに、エンジン オイルに含まれる酸化防止添加剤によって不純物 (コークスと灰) に変換されます。
前述の理由から、エンジン運転中はクランクケース壁の温度を十分に高く保つ必要があり、必要に応じて別のオイル タンクを備えたドライサンプ潤滑システムを使用する必要があります。
オイルベースの組成を変更するプロセスを遅くする対策は、炭素堆積物、ワニス、および堆積物の形成を大幅に遅らせ、自動車エンジンの主要部品の摩耗強度も低下させることに注意してください。
オイルの分別および化学組成は、かなり広い範囲で変化する可能性があります。
さまざまな要因の影響下での制限:
原料の性質、分野に応じて、油井の特性。
モーターオイルの製造技術の特徴;
輸送の特徴と油の貯蔵期間。
石油製品の特性の予備評価には、蒸留曲線、引火点、濁度と凝固の決定、攻撃性の異なる媒体での酸化性の評価など、さまざまな実験方法が使用されます。
自動車エンジン オイルの老化は、炭化水素の酸化、分解、重合のプロセスに基づいており、さまざまな不純物 (すす、ほこり、金属粒子、水、燃料など) によるオイル汚染のプロセスを伴います。 老化プロセスは、オイルの物理的および化学的特性を大幅に変化させ、その中にさまざまな酸化および摩耗生成物の出現をもたらし、その性能を悪化させます。 エンジンには、次のタイプのオイル酸化があります。厚い層 - オイルパンまたはオイルタンク内。 薄い層で - 高温の金属部品の表面に。 曇った（滴る）状態 - クランクケース、バルブボックスなど この場合、厚い層での油の酸化により、スラッジの形で、そして薄い層で - ワニスの形で沈殿物が生じます。
炭化水素の酸化は、A.N. バッハとK.O. Engler、P.N. によって補足されました。 ChernozhukovとS.E。 クレーン。 特に ICE エンジンオイル中の炭化水素の酸化は、図 1 に示すように、主に 2 つの方向に進行します。 2、酸化の結果が異なります。 この場合、最初の方向の酸化の結果は、低温で沈殿物を形成する酸性生成物（酸、ヒドロキシ酸、エストリド、およびアスファルトゲン酸）です。 第 2 方向の酸化の結果、中性の生成物 (カルベン、カルボイド、アスファルテン、および樹脂) が生成され、そこからワニスまたは堆積物が高温でさまざまな割合で形成されます。
米。 2. 石油製品 (内燃機関のエンジン オイルなど) 中の炭化水素の酸化経路
オイルの老化のプロセスでは、クランクケース ガスからの蒸気の凝縮中に、または他の方法でオイルに入る水の役割が非常に重要です。 その結果、エマルションが形成され、その後、油分子の酸化重合が促進されます。 ヒドロキシ酸およびその他のオイル酸化生成物と水中油エマルジョンとの相互作用により、エンジン内での堆積物 (スラッジ) の形成が増加します。
次に、生成されたスラッジ粒子は、添加剤によって中和されていない場合、触媒作用の中心として機能し、まだ酸化されていない油の分解を加速します。 同時にエンジン オイルが適切なタイミングで交換されない場合、酸化プロセスは連鎖反応として進行し、速度が増し、その後のすべての結果をもたらします。
エンジンオイルと接触する内燃機関部品の表面上の堆積物、ワニス、および堆積物の形成に対する決定的な影響は、それらの熱状態です。 次に、エンジンの設計上の特徴、その動作条件、動作モードなど。 エンジンの熱状態を決定し、堆積物の形成に影響を与えます。
使用されるエンジンオイルの特性は、内燃エンジンの堆積物の形成にそれほど重要な影響を与えません。 特定のエンジンごとに、メーカーが推奨するオイルが、それに接触する部品の表面の温度に対応していることが重要です。
この論文では、エンジン ZMZ-402.10 および ZMZ-5234.10 のピストン表面の温度と、それらへの炭素堆積物およびワニスの形成プロセスとの関係を分析し、クランクケース表面の沈降を評価しました。メーカーが推奨するエンジンオイルM 63 / 12G1を使用する場合、エンジンのバルブカバー。
エンジン内の堆積物の量的特性の熱状態と動作条件への依存性を調べるには、L-4（イギリス）、344-T（アメリカ）、PZV（ソ連）など、さまざまな方法を使用できます。 . 特に、米国の規制文書である 344-T メソッドによれば、「きれいな」未使用のエンジンの状態は 0 ポイントと評価されます。 極端に摩耗し汚染されたエンジンの状態 - 10 ポイント。 ピストン表面のワニス形成を評価するための同様の方法は、国内の ELV 法 (著者 - K.K. Papok、A.P. Zarubin、A.V. Vipper) であり、そのカラー スケールは 0 (ワニス堆積なし) から 6 (最大堆積ワニス) までのポイントを持ちます。 ELV スケールのポイントを 344-T メソッドのポイントに再計算するには、最初の測定値を 1.5 倍にする必要があります。 指定された方法は、全ロシア石油・ガス研究所（10ポイントスケール）の鉱床の否定的な評価の国内方法に似ています。
実験研究では、10 台の ZMZ-402.10 および ZMZ-5234.10 エンジンが使用されました。 堆積物形成のプロセスを研究するための実験は、エンジン スタンドでの自動車およびトラック UKER GAZ をテストするための研究所と共同で実施されました。 テスト中、とりわけ、空気と燃料の流量、排気ガスの圧力と温度、オイルとクーラントの温度が監視されました。 同時に、次のモードがスタンドで維持されました：最大出力（負荷の100％）に対応するクランクシャフト速度、および交互に3.5時間-負荷の70％、負荷の50％、負荷の 40%、負荷の 25%、負荷なし (スロットルバルブを閉じた状態)、つまり エンジンの負荷特性について実験を行った。 同時に、クーラントの温度は 90 ～ 92℃ の範囲に維持され、メイン オイル ラインのオイルの温度は 90 ～ 95℃ でした。 その後、エンジンが分解され、必要な測定が行われました。
UKER GAZテストサイトでのGAZ-3110車両の一部としてのZMZ-402.10エンジンのテスト中に、モーターオイルの物理化学的パラメーターを変更するための予備研究が行われました。 同時に、次の条件が満たされます：平均技術速度は30 ... 32 km / h、周囲温度は18 ... 26C、走行距離は最大5000 kmです。 テストの結果、車両の走行距離（エンジン稼働時間）の増加に伴い、エンジンオイル中の機械的不純物と水分の量、そのコークス数と灰分が増加し、その他の変化が発生することがわかりました。表で。 1
ZMZ-5234.10 エンジンのピストン底部の表面での炭素形成は、図 1 に示すデータによって特徴付けられました。 3 (エンジン ZMZ-402.10 の場合、結果は同様です)。 図の分析から、ピストン底部の温度が 100 から 300°C に上昇すると、炭素堆積物の厚さ (存在ゾーン) が 0.45 ... 0.50 から 0.10 ... エンジンに減少したことがわかります。 すすの硬度は、高温でのすすの焼結により、0.5 ポイントから 4.0...4.5 ポイントに増加しました。
米。 3. ZMZ-5234.10 エンジンのピストン底部の表面における炭素形成の温度依存性:
a - すすの厚さ; b - すすの硬度;
記号は平均実験値を示します
国内のすべての主要な研究機関で使用されている 344-T メソッドに従って、ピストンの側面とその内部 (非作業面) のワニス堆積物の評価も 10 段階で実施されました。
エンジンピストンの表面のワニス形成に関するデータを図1に示します。 4 (調査したエンジンのブランドの結果は同じです)。 試験モードは先に示したもので、部品の炭素形成の研究におけるモードに対応しています。
図の分析から、エンジンピストンの表面のワニスの形成は、それらの表面の温度の上昇とともに明確に増加することがわかります。 ワニス形成の強度は、部品の表面温度の上昇だけでなく、その作用の持続時間によっても影響を受けます。 エンジンの持続時間。 ただし、この場合、摩擦の結果としてワニス層が消去されるため、ピストンの作動 (摩擦) 表面でのワニス形成プロセスは、内部 (非作動) 表面と比較して大幅に遅くなります。
米。 4. ZMZ-5234.10 エンジンのピストン表面のワニス堆積物の温度依存性:
a - 内面; b - 側面。 記号は平均実験値を示します
グループ「B」および「C」のオイルを使用すると、部品の表面に形成されるナガルとワニスの形成が大幅に強化されます。
ピストンの内部 (非作動面) のワニス堆積物が体系的に増加すると、エンジンの稼働時間が長くなるにつれて、クランクケース オイルへの熱除去が減少します。 これにより、たとえば、車の次のTO-2でのオイル交換に運転時間が近づくにつれて、エンジンの熱状態のレベルが徐々に上昇します。
モーター オイルからの沈殿物 (スラッジ) の形成は、クランクケースとバルブ カバーの表面に最も多く発生します。 ZMZ-5234.10 エンジンの沈降の研究結果を図 1 に示します。 5 (エンジン ZMZ-402.10 の場合、結果は同様です)。 前述の部品の表面の堆積物形成を温度に応じて評価し、どの熱電対が取り付けられたかを測定しました (コンデンサー溶接で溶接): クランクケースの表面、エンジンごとに 5 個、バルブの表面カバー、3枚。
図から次のようになります。 5、エンジン部品の表面温度が上昇すると、クランクケースオイルの水分含有量が減少するため、エンジン部品の沈降が減少します。これは、他の研究者による以前の実験結果と矛盾しません。 すべてのエンジンで、クランクケース部品の表面の沈降は、バルブ カバーの表面の沈降よりも大きいことが判明しました。
強制グループ「B」および「C」のモーター オイルでは、強制グループ「G」のオイルよりも、エンジン オイルと接触する ICE 部品での沈降がより集中的に発生します。これは、多くの研究によって確認されています。
この研究では、最新のオイルを使用したエンジンの運転中のシリンダーミラーへの堆積物は調査されていませんが、調査中のエンジンでは、低品質のオイルを使用した場合よりも多くはないと自信を持って推測できます。
ZMZ-402.10、ZMZ-5234.10エンジンの主要部品（ピストン、シリンダー、バルブカバー、オイルクランクケース）の温度変化とデポジット量の関係を調べた結果、デポジットの形成過程のパターンを特定することができました。これらの部品の表面に堆積物、ワニス、堆積物。 これを行うために、結果は最小二乗法による機能依存性によって近似され、図 1 および 2 に示されています。 3-5. 自動車のキャブレターエンジンの部品の表面に堆積物が形成されるプロセスの得られた規則性を考慮に入れ、内燃エンジンの微調整と操作に関与する設計者とエンジニアリングおよび技術者が使用する必要があります。
自動車のエンジンは、特定の条件下でのみ最大の効率で作動します。 熱負荷部品の最適な温度体制は、そのような条件の 1 つであり、エンジンの高度な技術的特性を提供し、摩耗と堆積物を同時に減少させ、その結果、エンジンの信頼性を向上させます。
内燃機関の最適な熱状態は、熱負荷部品の表面の最適な温度によって特徴付けられます。 調査対象の ZMZ キャブレター エンジンの部品に堆積物が形成されるプロセスの研究と、ガソリン エンジンに関する同様の研究を分析すると、部品の表面の最適温度と危険温度の間隔を十分な精度で決定することができます。このクラスのエンジン。 得られた情報を表に示します。 2.
危険な低温域にあるエンジン部品の温度では、燃焼室を形成する部品の表面のすすの厚さが増加し、混合気のデトネーション燃焼につながります。エンジン部品では、エンジンオイルからの沈殿量が増加します。 これはすべて、エンジンの通常の動作を妨げます。 次に、堆積物は、ピストンを通過する熱流の再分配と、ピストン底部の火面の中心とVKK溝の重要なポイントでのピストン温度の上昇につながります。 ZMZ-5234.10エンジンピストンの温度場は、その表面の堆積物とワニスの堆積物を考慮して、図に示されています. 7。
有限要素法による熱伝導の問題は、エンジンのベンチテスト中に定格出力モードでピストンを温度測定することによって得られた第 1 級 GU で解決されました。 熱電実験は同じピストンで実施され、そのために堆積物を考慮せずに温度状態の予備研究が実施されました。 実験は同一の条件下で行った。 以前は、エンジンはスタンドで 80 時間以上稼働していました。その後、堆積物とワニスの安定化が始まりました。 その結果、ピストン底部の中心部の温度は VPC 溝のゾーンで 24°C 上昇し、デポジットなしのピストン モデルと比較して 26°C 上昇しました。 VCC 238°C 以上のピストン表面の温度値は、危険な高温ゾーンに含まれます (表 2)。 危険な高温域とピストンクラウン中央の温度値に近い。
エンジンの設計・開発段階において、ピストンの受熱面へのカーボン堆積やエンジンオイルと接する面へのワニスの影響が考慮されることはほとんどありません。 この状況は、増加した熱負荷の下での車両の一部としてのエンジンの動作と相まって、ピストンの焼損、ピストンリングのコーキングなどの故障の可能性を高めます。
N.A.クズミン、V.V. Zelentsov、I.O。 ドナート
ニジニ・ノヴゴロド州立工科大学。 R.E. Alekseeva、モスクワ - ニジニ ノヴゴロド高速道路管理局
