Щелочное число моторного масла: суть характеристики

Для чего нужна щелочь в масле

Щелочное число в масле лучше больше или меньше? Во время эксплуатации транспортного средства, двигатель подвергается постоянным перегрузкам. Процесс сгорания топливовоздушной смеси сопровождается выделением осадочных компонентов кислотной природы.

Остатки формулы, попадая в картерный отсек, оседают на стенках силовой установки, провоцируя увеличение процесса окисления поверхностей. Это подвергает мотор интенсивному износу. Дополнительно, шламовые отложения постепенно нарушают циркуляцию основного лубриканта по причине сужения напорных магистралей. Действие дополнительно перегружает узлы конструкции.

Финальным последствием влияния кислот является масляное голодание подшипников и трущихся поверхностей. Это приводит к полной деструкции агрегатов и отказу двигателя.

Щелочные присадки выступают нейтрализаторами кислотных составляющих продуктов горения. При работе масла, основная часть формулы направлена на смазку и охлаждение силовой установки. Моющие компоненты — растворяют твердые отложения, препятствуют появлению новых шламов. Диспергенты отвечают за удерживание во взвешенном состоянии, расщепление новых кислот на нейтральные фракции безопасные для силового агрегата.

Основные щелочные присадки

В качестве щелочных присадок производители применяют комплекс веществ, состоящий из таких элементов:

• кальций;
• барий;
• натрий;
• магний.

Дополнительно можно встретить цинк, и другие элементы щелочного типа. Однако за основу принимается именно эта группа присадок.

Как работают щелочные присадки

Минеральное масло, прошедшее процесс очистки, представляет собой химически нейтральное вещество. Но при активности двигателя горение топлива стимулирует образование кислот, оседающих на металле. Между ними и смазкой начинается химическая реакция, что приводит к коррозии и сокращает срок годности механизма, поэтому кислотные соединения необходимо нейтрализовать. А поскольку нейтрализуется кислота щёлочью (факт из школьной программы), в смазочные смеси добавляют щелочные присадки — чаще всего эта функция возлагается на моющие вещества, растворимые в воде.

От уровня содержания таких добавок непосредственно зависит рабочий ресурс смазочного материала и его способность предохранить механизм от последствий окисления.

Поэтому требования к щелочному числу масла (обозначаемому как TBN) обусловлены необходимостью защитить двигатель вашего автомобиля от порчи и продлить ему жизнь.

Рассчитать оптимальное щелочное число для моторного масла довольно непросто. Производители, стремясь улучшить эксплуатационные характеристики смазочных материалов, экспериментируют с составом моющих присадок. Также следует учитывать, что, если щелочных добавок слишком много, это не в меньшей степени способствует возникновению коррозионных процессов, а также со временем вызывает отложения золы на деталях двигателя.

Показатель щелочного числа

Для того чтобы определить степень качества масел, рассматривается их вязкость, а также температурный режим, необходимый для обеспечения смазкой нормальной работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме этих двух основных критериев используются и другие характеристики — например, щелочное число (TBN — буквенный индекс, используемый для обозначения этого параметра).

Эта характеристика помогает определить качество смазочной жидкости, а также продолжительность её эффективной работы. Этот параметр позволяет узнать об общем состоянии жидкости, её щёлочности. Щёлочность меняется, когда в состав смазки добавляют диспергирующие и моющие присадки, призванные удерживать продукты горения от оседания на стенках двигателя. Если говорить кратко, то эта характеристика показывает насколько моторное масло готово противостоять процессам окисления.

Уровень способности масел к такому сопротивлению определяется числом TBN. Общий показатель TBN определяют суммой щелочных добавок, содержащихся в смазочной жидкости, куда входят такие металлы, как Na, Ba, Mg, Ca; определяется данная характеристика массой гидроксида калия, содержащегося в грамме смазочной жидкости, отсюда можно сделать вывод о том, что единицей измерения щелочного числа является мгКОН/г.

Щелочное число TBN характеризует способность масла к нейтрализации кислот, образующихся в процессе работы двигателя. Набор щелочных присадок подбирается под конкретный двигатель, так как условия работы, уровень кислотности каждого могут отличаться. Например, карбюраторным бензиновым моторам требуется всего лишь около 2 мг щелочей — немного, по сравнению с двигателями, использующими топливо с высоким процентом серы в составе. Число TBN становится меньше во время службы смазочной жидкости, и с длительным сроком эксплуатации уровень TBN может значительно понизиться.

Для чего требуется определять кислотное число в моторных маслах

Кислотное число (КЧ), определяемое в моторных маслах методом титрования, позволяет оценить количество кислотных компонентов, содержащихся в нем. Зная значение кислотного числа, можно оценить пригодность масла для дальнейшей эксплуатации. Важно отметить, что КЧ — это лишь один из критериев оценки качества масла, поэтому если оно лежит в допустимых пределах, то это не значит, что другие показатели будут в норме.

Каким методом 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.

Самая популярная на сегодняшний день методика по определению 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

На что влияет щелочное число моторного масла

При сгорании горючей смеси кислоты выделяются постоянно. Следовательно, нейтрализация щелочами должна происходить в течение всего периода эксплуатации автомобиля.

В процессе работы лубриканта, добавочные нейтрализаторы кислот постепенно расходуются на расщепление вредных веществ.

После определенной отметки расхода, масло теряет свойства и не может препятствовать образованию отложений.

Показатель TBN характеризует запас компонентов для эффективной защиты двигателя. Соответственно чем выше значение — тем лучше.

Важно! Расчетные показатели щелочности производителя актуальны исключительно для высококачественных горючих  смесей. Использование низкосортного топлива приводит к быстрому расходу примеси. Это явление нивелируется укороченным сервисным интервалом для двигателя.

Кислотность масла двигателя что это

Щелочность и кислотность масел(alkalinity,acidity). Очищенное минеральное масло, как правило, является химически нейтральным. Для нейтрализации кислот, образующихся во время работы при сгорании сернистого дизельного топлива или окисления углеводородных молекул масла, в моторные и трансмиссионные масла добавляют щелочные присадки.

Обычно эту задачу выполняют моющие и диспергирующие присадки — детергенты (поверхностно-активные вещества). Чем больше щелочность масла, тем больше его рабочий ресурс. Поэтому для моторных и трансмиссионных масел в качестве эксплуата­ционного показателя указывается общее щелочное число TBN. В некоторые индустриаль­ные масла (охлаждающие смазочные жидкости и др.) добавляют активные сернистые при­садки, которые имеют слабую кислотную реакцию. В связи с этим, в качестве показателя химических свойств, указывается общее кислотное число TAN. Этот показатель иногда определяется и при анализе работающего или отработанного масла как показатель степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива. Щелочность и кислотность масел выражаются через количество (в мг) гидроокиси калия (КОН), эквивалентное содержанию всех видов щелочей в 1 г масла или необходимое для нейтрализации всех кислот в 1 г масла — и для щелочности, и для кислотности дименсия та же самая (мг КОН/1 г масла). Для определения кислотности проводится титрование гидроокисью калия (КОН), а для определения щелочности — соляной кислотой (НСl). В настоящее время, для этих целей чаще используют метод потенциометрического титрования.

В документах, сопровождающих товарные продукты смазочных материалов, ще­лочность и кислотность выражаются через:

• общее щелочное число (TBN),
• число нейтрализации,
• общее кислотное число (TAN),
• число сильных кислот (SAN).

• Общее щелочное число,TBN(totalbasenumber) показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. Общее щелочное число выражается через количество гидрооки­си калия (КОН) в мг, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, находящих­ся в 1 г масла (мг КОН/г).

Моторное масло должно обладать определенной щелочностью для сохранения мо­ющих свойств, способности к нейтрализации кислот и подавления процессов коррозии. Чем больше щелочное число, тем большее количество кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива, может быть переведено в нейтральные соединения. В про­тивном случае эти кислоты вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усилива­ют процессы образования отложений. При работе масла в двигателе щелочное число неиз­бежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло считается утратившим работоспособность. Считают, что при уменьшении щелочности масла примерно на 50 % от начала величины, масло следует заменить.

TBN масла определяется потенциометрическим титрованием соляной кислотой стандартам ASTM D 664, ГОСТ 11362-96, ISO 6619-88 или более новыми методами потенциометрическим титрованием перхлоровой кислотой по стандартам DIN ISO 37 ASTM D 2896-98 (по этим методам значение TBN получается примерно на 2-3 едини выше, чем по ASTM D 664). Для анализа работающих масел, в которых нейтрализация протекает медленно, предпочтение отдается методу ASTM D 4739.

Число нейтрализации (neutralizationnumber,neutnumber) показывает щелочность или кислотность масла и выражается через количество соляной кислоты (НС1) или гидроокиси калия (КОН) в мг, необходимое для нейтрализации оснований или кислот, находящихся в 1 г масла. Число нейтрализации определяется потенциометрическим титрованием (по ASTM D 664) или колориметрическим титрованием (ISO 6619, ISO 753 DIN 51 558, ASTM D 974, ГОСТ 11362-96).

Общее кислотное числоTAN(totalacidnumber). Как моторное, так и трансмиссионное масло может содержать и кислотные, и щелочные компоненты, содержание которых может быть определено раздельно. Кислотные компоненты нового масла имеют особую кислотность, которая не оказывает заметного влияния на коррозию металлов и называется общим кислотным числом масла (TAN). TAN масла выражается через количествогидроокиси калия (КОН) в мг, необходимое для нейтрализации слабых кислот, нaxoдящихся в 1 г масла и определяется по стандартным методикам ASTM D 664 и ГОСТ 113 62. При анализе работающих жидкостей автоматической коробки передач (ATF), а также трансмиссионных и моторных масел, иногда определяется TAN, как один из показателей, характеризующих образование кислот при окислении масел.

ЧислосильныхкислотSAN(strong acid number). В автомобильных маслах сильные кислоты должны отсутствовать, но они могут образовываться при продолжительной работе моторного масла. Появление в масле сильных кислот означает необходимость замены масла, так как такие кислоты вызывают интенсивный коррозионный износ и образование шлама. SAN, как и TAN, выражается через количество КОН, необходимое для нейтрализации соответствующих (сильных) кислот.

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.