Щелочные число моторных масел, свойства

Содержание

1. Химические процессы в смазочной системе двигателя
2. Химическое значение щелочного числа моторного масла
3. Практическое значение щелочного числа
4. Как определяется щелочное число
5. Индекс TBN
6. Норма TBN
7. Повышение кислотности
8. Практический разбор моторных масел по TBN

В состав моторного масла для бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания входят химически активные присадки, предназначенные для поддержания его рабочих свойств в течение регламентированного эксплуатационного периода. Одними из важнейших компонентов комплекса присадок являются щелочные агенты.

Во время работы двигателя в камере сгорания происходят сложные химические процессы, в результате которых углеводороды топлива с кислородом воздуха образуют агрессивные по отношению к внутренним узлам соединения. Продукты сгорания имеют кислую реакцию и вызывают преждевременное «старение» смазки и способствуют износу и коррозии двигателя.

Химические процессы в смазочной системе двигателя

Кислоты, как известно, нейтрализуются с помощью щелочи, и в случае с двигателем внутреннего сгорания химические процессы имеют схожий характер.

Так как между стенками цилиндра и кольцами поршня имеются зазоры (выражены в изношенных двигателях), небольшая часть отработанных газов может попадать в картер (картерные газы), где оседает на стенках и вступает в реакцию со смазочным материалом.

Реакции нейтрализации проходят в масляной среде двигателя: картере, масляных каналах, на стенках и шестернях масляного насоса. По мере эксплуатации, щелочной компонент присадок постоянно вступает в реакцию и со временем нейтрализует все меньше побочных продуктов работы двигателя.

Некоторое число непрореагировавших соединений оседает в виде шлама и сажи на частях системы смазки, засоряя масляные каналы и ухудшая циркуляцию. Эти процессы могут привести к следующим последствиям:

• Масляное голодание распределительного вала и как следствие износ его опорных шеек;
• Засорение масляных каналов в коленчатом вале и преждевременное срабатывание вкладышей.

Итак, запас щелочного числа характеризует способность моторного масла противостоять окислительным процессам и пропорционален количеству кислот, которые может нейтрализовать данное масло.

Чем выше TBN, тем лучше защитные свойства масла и больше его ресурс при использовании высокосернистых топлив. Для обеспечения щелочного числа используются как современные присадки на основе кальция, так и более ранние магниевые. Эффективность их различна и определяется способностью к нейтрализации не только кислотных соединений серы, но и азотной кислоты.

Химическое значение щелочного числа моторного масла

Щелочное число моторного масла (в англоязычной литературе обозначается аббревиатурой TBN) – это величина, указывающая на количество гидроксидов калия в одном грамме моторного масла. Единица измерения – мгКОН/г.

Как известно, щёлочь является некой противоположностью кислот. Большинство кислот, вне зависимости от химических элементов, их образующих, при взаимодействии со щелочами нейтрализуются. То есть теряют свою способность отдавать катион водорода и преобразовываются в менее активные химические соединения.

Гидроксид калия обладает одним из сильнейших свойств нейтрализации кислот. Одновременно с этим раствор КОН имеет мощные расщепляющие, растворяющие и моющие свойства. Это соединение, например, широко применяется при производстве промышленных моющих составов. Поэтому для моторных масел при подсчёте щелочного числа за базовый компонент взят именно гидроксид калия.

Практическое значение щелочного числа

Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через кольца топливо, раскалённые газы и сажа – всё это ведёт к неизбежным химическим преобразованиям как базы, так и присадочных компонентов масла.

Под воздействием высоких температур и в присутствии кислорода происходит окисление моторного масла. Несмотря на то, что базовый состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокую химическую стабильность, при высокой температуре неизбежно формируются окислы.

Что плохого в окислах? По большому счёту, окисление моторного масла – это его выгорание. Ведь сам процесс горения – это с химической точки зрения реакция окисления с выделением тепла. А продукты такой реакции, то есть окислы, в большинстве своём представляют собой бесполезный балласт из химически нейтральных или малоактивных соединений.

Для краткого описания совокупности большинства подобных окислов существует даже особый термин – шлам. Продукты термического разложения масла, то есть шлам, оседают на поверхностях двигателя, что приводит к его загрязнению. Загрязнение мотора чревато перегревом. Также частицы шлама зачастую содержат и сверхтвёрдые окислы, которые работают как абразивы.

Часть окислов обладает химической активностью. Некоторые из них способны инициировать коррозионные процессы или локально разрушать неметаллические детали мотора (в основном резиновые уплотнители).

Гидроксид калия работает в двух направлениях:

1. частичная нейтрализация образующихся кислот;
2. расщепление на как можно меньшие фракции шламовых соединений и препятствие их формированию.

При работе двигателя щелочное число моторного масла уменьшается, что является нормальным процессом.

Как определяется щелочное число

На сегодняшний день единой методики определения числа TBN не существует. Разными специалистами и научно-исследовательскими центрами предлагаются разнообразные способы определения этой характеристики смазочной жидкости, разработанные на основе разных показателей качества, набора присадок и лабораторных экспериментов.

Самый популярный способ определения щелочного числа заключается в следующем: удельный вес серы, которая содержится в топливе, умножается на 20. ГОСТы позволяют содержание только 0,5% серы в топливе, следовательно, при умножении величина щелочного числа получается равна 10.

Этот пример отражает действительную величину числа TBN для двигателей, работающих на дизельном топливе. Так как солярка обладает высоким процентом содержащейся серы, чем бензин, то число TBN смазочных жидкостей для дизельных двигателей выше.

Этот метод является не единственным, и к нему рекомендуется относиться осторожно. Специалисты советуют автовладельцам руководствоваться официальными паспортами и сервисными книжками.

[bad]Важно! При использовании топлива низкого качества щелочные присадки выжигаются быстрее, то есть качество моторного масла и рабочий ресурс уменьшаются в ускоренном темпе.[/bad]

Индекс TBN

В обозначении моторного масла кроме таких параметров как вязкость и температурный режим указывается индекс TBN — щелочное число. Это величина соответствующая общему содержанию (мг.) щелочных присадок в 1г. масла.

В бензиновых карбюраторных двигателях требования содержанию щелочных компонентов не такие высокие -в 1г. моторного масла может содержаться 2-3мг, нейтрализующей композиции. Для двигателей, работающих на топливе с высоким процентом содержания серы, высоконагруженных дизелей рекомендуется использование масла, щелочное число которого выше, в нем содержание гидроксидов может доходить до десятков мг. /г.

Рекомендуются масла с высоким щелочным числом

Каждый разработчик присадок стремится найти оптимальное щелочное число, изменяя состав присадок. Если в состав ввести слишком много гидроксидов, то это также приведет к началу коррозионных процессов, и по мере выработки будут накапливаться зольные отложения.

Норма TBN

Щелочное число моторного масла почти всегда указывается на тыльной стороне канистры.

Этот показатель может варьироваться от 5 (в самых простых и дешевых смазочных материалах) до 14 мгКОН/г.

Как правило, масла для дизельных двигателей имеют более высокое щелочное число. Это связано с несколькими факторами:

Дизельное топливо более сернистое, чем бензин, а сера под воздействием нагрева склонна формировать различные оксиды. Условия работы дизельных двигателей сложнее, чем бензиновых: они испытывают более высокие давления и температуры в камере сгорания; вследствие этого активнее идет процесс выгорания масла.

В связи с этим для чисто дизельных масел нормальным считается щелочное число от 9 мгКОН/г и выше. У бензиновых моторов требования не такие высокие – для нефорсированных двигателей вполне достаточно 7-8 мгКОН/г.

Если щелочное число у масла ниже, это не означает, что оно плохое – просто его моющие свойства будут не слишком высокими, и менять такой продукт придется чаще.

Кроме того, стоит заметить, что чем богаче пакет присадок у моторного масла, тем ниже его щелочное число. Таким образом, в теории высокий TBN может указывать на обедненный состав других важных присадок.

Повышение кислотности

Для моторных масел также используется такая характеризующая его химические свойства величина как кислотное число. В процессе эксплуатации смазки кислотность ее повышается из за выработки нейтрализующих свойств присадок.

Если в масло попадет вода, то его кислотность может существенно увеличиться. Причины, по которым повышается кислотное число могут заключаться в неисправности двигателя-высоком износе поршневых колец, дефектах стенок цилиндров.

Снижение щелочности ниже определенного производителем порога означает выработку ресурса и предполагает замену масла и масляного фильтра. При снижении этого показателя ниже 50% от первоначального значения масло считается отработанным и подлежит замене.

Автомобилистам не обязательно знать, насколько упало щелочное число, достаточно содержать автомобиль в исправном состоянии и проводить регламентную замену смазочных материалов.

В диагностической лаборатории возможно установить число щелочных и кислых компонентов на единицу массы моторного масла, но подобный дорогостоящий тест не имеет никакого практического смысла, т.к. дешевле произвести замену.

Замену можно сделать и без использования специальной промывки, залив порцию обычного масла и проехав небольшое расстояние. Содержащиеся в нем «свежие» присадки нейтрализуют остатки старых кислотных продуктов оставшиеся в масляной системе двигателя, и после этого можно будет залить уже новую рабочую порцию смазки.

В заключение, можно добавить, что заливая в автомобиль масло с неизвестными характеристиками владельцы рискуют необратимо вывести из строя двигатель.

Разработка присадок и проведение испытаний, это наукоемкий процесс, требующий наличия соответствующей материально-технической базы и испытательной лаборатории. В домашних условиях точно повысить щелочность до нужного уровня простым добавлением KOH невозможно — технология ввода присадочных компонентов применяемая в промышленности сложная и многоступенчатая, воспроизвести ее в быту невозможно.

Практический разбор моторных масел по TBN

Рассмотрим несколько примеров моторных масел для дизельных двигателей с точки зрения их нейтрализующей способности при работе двигателя на высокосернистом топливе. Вот уже знакомые нам продукты:

Моторное масло, производитель		TBN мг КОН/г	Щелочные присадки, мг/кг (ppm)
			Ca	Mg
1	Shell Rimula R5 M 10W-40	15,80	нет данных	нет данных
2	Katana Makuri E7 10W-40	15,52	5061	24
3	ТНК Revolux D3 10W-40	11	нет данных	нет данных
4	Gazpromneft Diesel Premium 10W-40	10,73	3625	7
5	Shell Rimula R5 E 10W-40	10,01	3375	9
6	Лукойл Авангард Ультра 10W-40	9,91	1305	1364
7	Mobil Delvac MX Extra 10W-40	9,89	2466	299
8	Total Rubia Polytrafic 10W-40	9,76	3602	8

Моторные масла в таблице расположены в порядке убывания TBN.

Shell Rimula R5 M 10W-40 и Katana Makuri E7 10W-40 демонстрируют наибольший запас щелочного числа. Обращает на себя внимание современная присадка на основе кальция в масле Katana Makuri E7 10W-40. Данные продукты наилучшим образом приспособлены для эксплуатации на российских высокосернистых дизельных топливах Euro-3.

Gaspromneft Diesel Premium 10W-40 и Shell Rimula R5 E 10W-40 – содержат современные кальциевые щелочные присадки, но TBN на 30% ниже относительно первых двух продуктов. Данный запас щелочного числа соответствует использованию низкосернистых топлив уровня Euro-5.

Современным продуктом также является масло Total Rubia Polytrafic 10W-40, однако TBN довольно низок в случае использования сернистых топлив уровня Euro-3. Расчетный ресурс этого масла можно реализовать только при использовании топлив, соответствующих норме Euro-5. При эксплуатации техники на топливах уровня Euro-3 интервал замены масла следует сократить примерно на 40%.

Прочие продукты имеют довольно низкий TBN и устаревший пакет присадок, что предполагает сокращение периода замены масла соответственно запасу щелочного числа.

В завершение необходимо подчеркнуть, что использование моторных масел с запасом щелочного числа (TBN) менее 10 мг КОН/г в случае эксплуатации дизельной техники на топливах с содержанием серы до 0,035% возможно, но в этом случае межсервисный  период должен быть сокращен.

Реальный срок замены масла может быть установлен по результатам анализа проб эксплуатационного моторного масла. Критическое значение TBN, при котором масло подлежит замене, составляет 4 мг КОН/г.

Щелочное число в масле лучше больше или меньше

Щелочное число в масле лучше больше или меньше — это вопрос, который волнует многих автолюбителей. В данной статье мы разберем, что такое щелочное число, и какая его концентрация является оптимальной.

Что такое щелочное число в моторном масле

В процессе эксплуатации автомобиля и постоянным нагрузкам на двигатель происходит сгорание топливно-воздушной смеси. При этом процессе неизбежно выделяются осадочные компоненты кислотной среды. Их называют шламом. Если шлам попадает в картерный отсек, это может стать причиной преждевременного износа двигателя. В самых запущенных случаях такие отложения могут привести к масляному голоданию подшипников и полному выходу двигателя из строя.

За что отвечает этот показатель

Этот уровень определяет способность смазывающей жидкости нейтрализовать действие вредных кислот, которые поступают в систему ДВС в процессе работы двигателя. Такой результат достигается благодаря действию очищающих и диспергирующих присадок. Обычно в составе таких присадок присутствует калий, магний, барий и натрий. Это позволяет препятствовать появлению отложений на элементах системы ДВС, в результате чего продлевается срок службы мотора.

Как определить показатель щелочного числа в масле

Показатель щелочности имеет аббревиатуру TBN. Она указывается на упаковке смазывающей жидкости. Общий уровень TBN смазывающей жидкости — это сумма всех добавок и различных присадок, которые содержатся в моторном масле. Такая характеристика измеряется массой гидроксида калия, который содержится в одном грамме продукта.

Щелочное число в моторном масле лучше больше или меньше

Многие автомобилисты сомневаются, щелочное число в масле лучше больше или меньше. И какой оптимальный показатель должен быть у смазывающей жидкости. На самом деле рассчитать оптимальное соотношение TBN не так просто.

Специалисты считают, что уровень TBN напрямую зависит от процентного содержания серы в составе топлива. У бензиновых и дизельных двигателей эта характеристика кардинально отличается.

Оптимальное щелочное число в моторном масле

Выбирая оптимальное соотношение, следует понимать, что содержание серы в бензине и дизельном топливе сильно отличается.

Поэтому оптимальные показатели для таких автомобилей будут разными:

1. Для бензиновых двигателей оптимальный уровень числа — от 8 до 9 единиц;
2. Для дизельных транспортных средств оптимальным показателем является уровень от 11 до 14 единиц.

Недостатки слишком высокого показателя щелочности

Многие производители используют различные составы присадок для повышения эксплуатационных свойств продукта, что в свою очередь может привести к слишком высокому показателю щелочности.

Высокий уровень не столь опасен, как низкий. В процессе эксплуатации автомобиля этот показатель постепенно уменьшается. Поэтому переживать, что в бензиновом двигателе Вы используете продукт, например, с показателем 10, не стоит. Самое главное, чтобы он соответствовал допускам для Вашего авто.

Чем опасно масло с низким щелочным числом

Чем ниже показатель TBN, тем меньше в смазывающей жидкости активных присадок. Это может привести к тому, что кислотные отложения не будут своевременно нейтрализоваться, что увеличивает риск отложений шлама и его попадания на движущиеся элементы двигателя. Это может привести к полному выходу мотора из строя.

В заключение

Размышляя о том, щелочное число в масле лучше больше или меньше, стоит понимать, что в первую очередь нужно ориентироваться на технические характеристики своего автомобиля и выбирать продукты с подходящим допуском. И если встает выбор между большим и меньшим показателем, то лучше выбрать больший.

Общее базовое число

? (ТБН) Вот как это работает!

В техническом паспорте моторного масла можно найти множество данных. Показатели вязкости при высоких и низких температурах, плотности, а также TBN, общего щелочного числа. За этой аббревиатурой стоит следующее холодное и сложное определение:

«Общее щелочное число (TBN) — это количество кислоты, выраженное в эквивалентном количестве миллиграммов гидроксида калия, которое требуется для нейтрализации всех основных компонентов. присутствует в 1 грамме образца (обозначение ASTM D 974)».

Однако это довольно абстрактно и не дает четкого представления о том, что делает TBN в двигателе или сколько необходимо для обеспечения эффективной защиты двигателя.

Во всех двигателях вы сжигаете топливо, и в качестве побочной реакции происходит реакция с кислородом, называемая окислением. Это цепная реакция, которой нельзя избежать, и она ускоряется в горячей и богатой кислородом среде, такой как камера сгорания. Окисление приводит к образованию повреждающих кислот. Для измерения количества кислоты существуют различные методы, которые дают концентрацию, выраженную аббревиатурой TAN: общее кислотное число. Одним из основных элементов, приводящих к образованию сильных кислот, является наличие в топливе серы: чем больше серы, тем больше кислоты.

Наличие серы в топливе зависит главным образом от местного законодательства, как показано на следующей карте мира для дизельного топлива в качестве примера.

Чтобы их нейтрализовать, нужна база. Опять же, чтобы получить концентрацию, ее измеряют и выражают в виде общего щелочного числа: оно показывает, сколько щелочи необходимо для нейтрализации определенного количества кислоты в масле. Разработчики рецептур моторных масел могут производить смазочные материалы с щелочным числом до 70 для использования в некоторых судовых двигателях, работающих на топливе с содержанием серы до 5%, 50 000 частей на миллион (частей на миллион). Для сравнения, дизельное топливо в Европе содержит менее 15 частей на миллион серы. Следовательно, потребность в TBN намного ниже, около 8-9для легкового автомобиля Моторное масло например.

Один из лучших способов определить, когда нужно слить масло, — это провести анализ, измеряя TAN и TBN.

TAN со временем будет увеличиваться, а по мере использования баз TBN будет уменьшаться. Когда TAN выше, чем TBN, пора менять масло. В идеале это должно быть сделано до точки пересечения.

Если в топливе больше серы, то ОАЧ будет увеличиваться быстрее, а значит, базы будут истощаться более быстрыми темпами. Таким образом, слив должен будет произойти раньше. Поэтому иногда трудно указать точный интервал замены, действительный для каждой страны. Большинство OEM-производителей разработали автомобили, работающие на топливе с низким содержанием серы, и затем дают рекомендации по интервалу замены масла на основе уровня 15 частей на миллион. Вы не можете использовать ту же рекомендацию в странах с уровнем иногда в 1000 раз выше.

Щелочное число является важным компонентом моторного масла. В странах с высоким содержанием серы в топливе убедитесь, что у вас высокий уровень общего щелочного числа, чтобы наилучшим образом защитить двигатель от коррозии!

Общее щелочное число в современных моторных маслах для тяжелых условий эксплуатации

Общее щелочное число (TBN) является ключевым показателем оставшегося срока службы масла в моторных маслах для тяжелых условий эксплуатации. Хотя нейтрализация кислоты по-прежнему является важной функцией моторного масла, изменения в конструкции двигателя и переход на дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD) уменьшили количество кислот, вырабатываемых в двигателе, а также привели к тому, что в целом вырабатывались более слабые кислоты.

Методы испытаний

ASTM D2896 — метод испытаний, наиболее часто используемый для измерения общего щелочного числа новых масел. Использование очень сильной кислоты определяет как «жесткое», так и «мягкое» TBN, что дает общий запас щелочности образца.

Значение, полученное в результате этого теста, соответствует числу, указанному в большинстве технических паспортов.

ASTM D4739 — это тест, одобренный лабораториями анализа масла на образцах отработанного масла. Используя более слабую кислоту, он идентифицирует щелочность только по металлическим элементам, таким как кальций, магний и цинк. Эти металлы часто выполняют в масле двойную функцию (кальций обеспечивает моющие свойства и нейтрализует кислоту; цинк в популярной противоизносной присадке ZDDP также способствует защите от окисления). Этот тест не идентифицирует более новые беззольные (т.е. неметаллические) добавки, и сообщаемые значения будут ниже по сравнению с ASTM D289.6.

Разброс значений между двумя методами тестирования теперь в три раза больше, чем во время CI-4+, и вдвое больше, чем в CJ-4.

OEM-производители двигателей заметили

Быстрое и простое практическое правило для большинства лабораторий по анализу масла и многих менеджеров по техническому обслуживанию автопарка состоит в том, чтобы слить масло, когда TBN достигает 1/3 его начального значения или 3,0 мг KOH/ г, в зависимости от того, что наступит раньше.

Компания Detroit недавно выпустила свой сервисный бюллетень за 2018 год (DDC-SVC-BRO-0001), в котором полностью убрала пределы общего щелочного числа из параметров анализа отработанного масла. Обсуждения с другими ключевыми производителями двигателей показали, что они заметили, что значения общего щелочного числа отработанного масла часто очень низкие – иногда ниже 1,0 мг KOH/г – при этом отсутствуют какие-либо дополнительные признаки неблагоприятного состояния масла. Мы ожидаем, что другие производители двигателей со временем последуют примеру Детройта и либо обновят, либо отменят свои рекомендации по TBN.

Что контролировать, если не TBN?

При просмотре отчетов об анализе отработанного масла всегда следует учитывать весь спектр доступных данных. Чтобы привлечь ваше внимание, рекомендуется, чтобы значения окисления/нитрования превышали 25 единиц, а предел осуждения находился в пределах 35–40. Эта мера также должна сочетаться с тенденцией вязкости, чтобы определить, когда окисление должно ускориться.