Не каждому автопредприятию доступно содержать исследовательскую лабораторию, или даже периодически отправлять моторные масла на анализ. Однако неправильно подобранные или некачественные материалы способны испортить двигатель стоимостью в несколько тысяч долларов. Таким образом предприятия несут значительные убытки, не говоря уже о мелких коммерческих фирмах. Для них ошибка может стать роковой. Эти причины привели к широкомасштабным исследованиям и созданию экспресс приборов – приборов, которые позволяют быстро оценить качество эксплуатационных материалов.

    Первыми приборами такого рода стали экспресс лаборатории. Они обычно представляют собой кейс с набором приборов и реактивов, для определения основных характеристик моторного масла. Вязкость обычно оценивается сравнительным вискозиметром типа «Флостик».

Оценку  изменения вязкости работавшего масла производят в следующем порядке:

- пробы    свежего   и   работавшего   масел   заливают   в соответствующие   резервуары  вискозиметра,  находящегося  в горизонтальном  положении, так, чтобы избыток масла перелился в запасные резервуары;

- вискозиметр  оставляется на  5  минут  в  горизонтальном положении   для  того,  чтобы  уравнялись  уровни  свежего  и работавшего масел, а также их температуры;

- вискозиметр устанавливается  на  наклонную поверхность и удерживается  до  тех  пор,  пока  свежее  масло,  текущее по канавке, достигает отметки '0''. Затем прибор быстро переводят в  горизонтальное  положение,  чтобы свежее масло осталось на отметке "0";

- ставится  точка  в  том месте, где остановилось работавшее масло.  Если эта  точка  находится  между  отметками  А и Б, соответствующими  предельным  значениям  вязкости,  то  масло работоспособно.  Если  масло  перетекло  за  риску  Б, то его вязкость  слишком мала, если не достигло риски А , то высока. В  обоих  случаях  масло  не  работоспособно и его необходимо заменить в двигателе на свежее.

    Следующая составляющая лаборатории – денсиметр и набор химической посуды (пробирки, стаканы, колбы и пр.). В колбу наливается исследуемое масло и термостатируется. Затем туда опускается денсиметр до момента уравновешивания силы тяжести и выталкивающей архимедовой силы. По шкале прибора измеряется плотность.

    Содержание воды и щелочное число оцениваются физико-химическими способами. В специальный стакан наливается проба масла, а затем – специальный реактив. Для лучшего смешивания бывает необходимо снизить вязкость.  Для этого проба разбавляется керосином или дизельным топливом. Как правило, разбавление предусматривается изготовителями оборудования, и на посуду наносятся метки, по которым необходимо ориентироваться при наливке исследуемого образца, растворителя и реагента. Стакан закрывается крышкой с манометром и проба тщательно перемешивается встряхиванием. При этом происходит химическая реакция с увеличением давления. Манометр тарирован так, чтобы показывать процентное содержание воды, или щелочное число. Существуют аналогичные приборы с иным исполнением, например, с подъемом столба жидкости.

    Для определения количества воды можно использовать экзотермическую реакцию с сульфатом магния. Пробу работавшего масла тщательно перемешивают в течение 5 минут, наливают в тигель 20 мл масла. В тигель устанавливают термометр так, чтобы ртутный шарик был полностью погружен в масло. Проведение анализа осуществляют в следующем порядке:

- замеряют температуру пробы масла – t₁;

- 5 г сульфата магния высыпают в пробу масла и, перемешивая смесь, наблюдают за показаниями термометра.

- фиксируют максимальную температуру смеси – t₂.

- определяют приращение температуры Dt за время анализа Dt=(t₂ - t₁), °C

- по номограмме определяет содержание воды в анализируемом работавшем масле.

    Окисление, загрязнение, моющие и диспергирующие свойства масла оцениваются методом капельной пробы. Для проведения этого анализа в состав экспресс лаборатории входит фильтровальная бумага. Сущность метода заключается в нанесении капли работавшего масле на бумагу и определении величины и характера   хромотограммы, полученной после впитывания масла.

    При нанесении капли работавшего масла на фильтровальной бумаге  образуется пятно с темным ядром в центре, вокруг  которого  располагается  более  светлый поясок.

    В ядре собираются   углеродистые,  и другие  нерастворимые  в  масле частицы, масло, очищенное от них, расплывается дальше. Наличие в   масле   растворимых   продуктов  окисления  изменяет  цвет масляного  пояска от лимонного до темно - коричневого. В связи с этим по масляному пятну можно судить о:

- степени окисления масла ( по цвету масляного пояска );

- степени загрязнения масла ( по цвету ядра );

- моющих свойствах масла ( по соотношению диаметров d-ядра и D-диффузии ).

    Бумага располагается в строго горизонтальном положении  во избежание

одностороннего растекания капель анализируемого масла. Работавее масло тщательно перемешивается и отбирается проба. При   проведении анализа при температуре +15...+40°С работавшее масло набирают в пипетку, сбрасывают две капли, а третью наносят на фильтровальную бумагу. С одной пробы наносят по три капли, располагая их треугольником.

    Оценка работоспособности масла осуществляется в соответствии с табл. 2.3.

Лаборатория проста в обращении и не требует специальной подготовки. И тем не менее человеческий фактор может вносить серьезную погрешность в эксперименты. Чтобы минимизировать влияние человека, в последнее время активно внедряются цифровые технологии. Так был разработан прибор «VPH 5G». Принцип работы заключается в оптическом сканировании пятна масла на фильтрованной бумаге. Заключение методом капельной пробы теперь дается за 2 – 3 секунды. И к этому добавляются такие преимущества цифровой техники, как хранение результатов, распечатка характеристик, сравнение различных экспериментов между собой…

    Для анализа загрязненности жидкостей в СССР был разработан электронный прибор ПКЖ 904. Через капилляр прибора проходит проба жидкости. Капилляр просвечивается лучом света. Частицы загрязнителя – закрывают свет. По времени прерывания луча оценивается размер частиц, по частоте прерываний – их количество.

таблица 2.3

    Итоговая информация – количество частиц по размерам – выводится на дисплее. Более современные приборы оснащаются насосом для отбора пробы. Кроме того, они позволяют оценить еще содержание воды и газов (воздуха).

    Эти и другие приборы стали доступны в автохозяйствах. Но используются они лишь в экстренных случаях. Это связано с необходимостью отбирать пробу моторного масла, а соответственно ставить автомобиль на ТО. Даже при проверке эксплуатационных материалов в ТО-1 реактивов из набора хватит лишь на неделю (по данным автобусных парков). Это приводит к разработке приборов, способных использоваться долгое время без потери информативности. Такие приборы основаны исключительно на физических принципах работы. Например, по пропусканию и рассеянию света можно судить о примесях. Совокупность электрофизических показателей – электропроводность, удельное сопротивление, электрическая и магнитная проницаемость – позволит оценивать химический состав моторного масла. Плотность и вязкость связаны с акустической проницаемостью среды. К сожалению, разработка требует большого количества экспериментов. Дорого стоят и сами датчики. Соответственно, цена таких приборов все еще велика.            

    Приборы, измеряющие электрофизические показатели создаются уже сегодня. Однако спектр их применения пока невелик. Одним из наиболее популярных – является октанометр. Для масел такие приборы пока не очень распространены. Экспериментальные образцы занимают много места и предназначены для лабораторий. Кроме того, не достигнута достаточная точность эксперимента.

    Наиболее используемыми станут встраиваемые приборы. Практически, они позволят контролировать характеристики эксплуатационных жидкостей в режиме «реального времени». Естественно, водителю не нужна ежесекундная информация о количестве присадок в масле. Поэтому на панель приборов достаточно вывести сигнальную лампу о смене моторного масла. Подробная информация может понадобиться ремонтной бригаде. Ведь по состоянию моторного масла можно судить о неисправностях двигателя. У хорошо сбалансированного масла при старении характеристики будут уменьшаться равномерно. А если один из контролируемых параметров изменяется резко – это сразу показывает на отказ или возможность скорого отказа.

Фирма BOSHпредприняла ряд попыток создать универсальные датчики. Но их цена оказалась слишком высока.

    Однако немцы все же создали относительно дешевый датчик.

    Этот датчик разработан институтом физических измерений в городе Фрайбурге. На керамической подложке находится сенсор из оксида алюминия. Он измеряет электрофизические параметры моторного масла и дает информацию на бортовой компьютер автомобиля. Компьютер рассчитывает вязкость, щелочное число и наличие влаги в залитом масле. Несложная программа сравнивает эти значения с допустимыми и выдает заключение о необходимости замены масла. Вопреки мнению создателей измеряемые данные не являются исчерпывающими. Кроме того, были созданы вязкостные датчики по конкурентной технологии на основе пьезоэлектрических генераторов поверхностных акустических волн.

Заключение

    Эти и другие разработки требуют дальнейших усовершенствований. Несомненно, пройдет не один год, прежде чем экспресс анализаторами масла будут комплектоваться все, даже самые недорогие автомобили. Однако тенденция уже намечается.

    Таким образом видно, что на разработку приборного обеспечения автомобиля следует обратить особое внимание. Проведенных исследований отдельных параметров моторных масел пока недостаточно. А разработка встраиваемых экспресс-анализаторов масла кроме экономии эксплуатационных материалов позволит косвенно следить за работой самого двигателя. А предупреждая отказы, автопредприятия станут экономить еще и на ремонте этого сложного и дорогостоящего агрегата.