Результат интеллектуальной деятельности: ПРИСАДКА К ПРИРАБОТОЧНОМУ МАСЛУ ДЛЯ ОБКАТКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к смазочным материалам, применяемым при приработке, обкатке и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в качестве присадок к основным маслам.

Известно приработочное масло для двигателей внутреннего сгорания [патент РФ №2089598]. Масло содержит порошкообразный наполнитель, полученный при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе порошка меди и смеси порошка меди с порошком красного фосфора 0,1-0,15 мас. % и минеральное масло 99,85-99,9 мас. %.

Недостатком масла является то, что медь, выделяющаяся в процессе трения, является катализатором окислительных процессов в масле, что ведет к усилению коррозионной активности последнего и ухудшению его термоокислительной стабильности, что ограничивает область применения такого масла при эксплуатации.

Известна композиция присадки к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания, выбранная за прототип [патент РФ №2472848]. Присадка содержит наноструктурированный бемит 15-20 масс. %, поверхностно-активные вещества 15-20 масс. %, минеральное масло - остальное.

Недостатком композиции являются высокие потери на трение и, как следствие, высокая потребная мощность и расход топлива при обкатке ДВС, а также высокая стоимость присадки, связанная с использованием в качестве активного компонента наноструктурированного бемита.

Задачей является уменьшение потерь на трение, что ведет к снижению потребной мощности, и удешевление стоимости присадки

Для решения задачи предложена присадка к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащая в качестве порошкообразного наполнителя серпентин, поверхностно-активные вещества и минеральное масло при следующих соотношениях, масс. %:

Присадка представляет собой суспензию порошкообразного серпентина в смеси минерального масла и поверхностно-активного вещества (например, олеиновой кислоты). Мелкодисперсный порошок серпентина Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈ (не менее 90% масс., остальное - природные примеси) получают из горной породы серпентинита путем ее обогащения.

Основным активным элементом присадки является порошок обогащенного серпентина, частицы которого, попадая в зону трения в точках физического контакта поверхностей пар трения «поршень-гильза и «поршневые кольца-гильза», работают как катализаторы динамических процессов формирования вторичных структур на этих поверхностях. Поверхностно-активные вещества вводят в присадку в указанных соотношениях с целью снижения седиментации частиц серпентинита и их разделению между собой, для образования однородного коллоидного раствора.

Уменьшение концентрации серпентина менее 10% приводит к нестабильным результатам приработки, а иногда и к отсутствию эффекта из-за недостатка катализатора. В то же время при повышении концентрации выше 20% проявляются другие свойства серпентина - как частиц минерала с абразивными свойствами, что вызывает повышенный износ в процессе приработки, что нежелательно. При уменьшении количества ПАВа менее 10 в присадке образуются сгустки серпентина, а увеличение более 20 не целесообразно.

Опытные образцы присадок к приработочному маслу для обкатки двигателей внутреннего сгорания были изготовлены и испытаны по методике ускоренных трибологических стендовых испытаний, были проведены сравнительные испытания по приработке двигателя 4Ч 7,6/7,1.

Для оптимизации трибологических свойств присадки были проведены испытания трех различных составов на основе серпентинита на машине трения ИИ 5018 по схеме диск по колодке (имитация пар трения «гильза -поршневое кольцо» и «гильза-поршень»).

Сравнительные результаты испытаний присадки к приработочному маслу составов 1, 2 и 3 таблицы 2 с различным размером гранул серпентина D_max. В испытаниях оценивали длительность приработки как время до стабилизации коэффициента трения в области равновесного значения (по трем испытаниям), результирующее среднее значение коэффициента трения, суммарный износ пары трения за весь цикл испытаний. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

По результатам испытаний на машине трения составы присадки №2 и 3 снижают коэффициент трения в парах и соответственно решают задачу снижения трения в этих парах. Однако учитывая, что производство ультрамелкодисперсного состава №3 в 3-4 раза выше стоимости производства состава №2. Состав №1 при максимальном размере гранул серпентина приводит к увеличению износа пар трения.

Оптимальным считается состав №2 с размером гранул серпентина D_max=10 мкм, решает задачу снижения трения в парах трения и имеет достаточно низкую стоимость.

Предлагаемая присадка имеет более низкую стоимость за счет использования более дешевого по сравнению с наноструктурированным бемитом серпентина.

По методике ускоренных трибологических стендовых испытаний были проведены сравнительные испытания по приработке двигателя 4Ч 7.6/7.1 с добавлением в приработочное масло предлагаемой присадки и присадки по прототипу. В результате сравнительных испытаний получен рост эффективной мощности с бемитом в пределах 3,6%, а с предлагаемой присадкой 4,5%. Следовательно, потери мощности на трение в двигателе 4Ч 7,6/7,1 с использованием предлагаемой присадки уменьшились на 20%.