Металлоплакирующий смазочный концентрат для двигателей внутреннего сгорания

Металлоплакирующий смазочный концентрат для двигателей внутреннего сгорания, содержащий минеральное масло и порошок сплава металлов, отличающийся тем, что, с целью увеличения компрессии двигателя и снижения содержания окиси углерода в выхлопных газах, концентрат дополнительно содержит жирную монокарбоновую кислоту с числом атомов углерода 12 18 и углеводородное топливо, и в качестве порошка сплава содержит сплав меди-олова с размером частиц 0,01 0,5 мкм, включающий, мас.
Олово 3 20
Медь До 100
при следующем соотношении компонентов, мас.
Сплав медь-олово с размером частиц 0,01 50 мкм 4 12
Жирная монокарбоновая кислота с числом атомов углерода 12 18 0,19 - 0,50
Углеводородное топливо 15 40
Минеральное масло До 100ж

Изобретение относится к смазочным материалам, а именно к металлоплакирующим смазочным концентратам, и может быть использовано для повышения износостойкости в узлах трения машин и механизмов.
Целью изобретения является увеличение компрессии двигателя и снижение содержания окиси углерода в выхлопных газах.
Металлоплакирующий смазочный концентрат для двигателей внутреннего сгорания содержит, мас.
Сплав медь-олово с размером частиц 0,01-5,0 мкм 4-12
Жирная монокарбоновая кислота с числом атомов углерода 12-18 0,19-0,50
Углеводородное топливо 15-40
Минеральное масло До 100
Порошок сплава медь-олово, включающий, мас. олово 3-20; медь - остальное, с размером частиц порошка 0,01 5,0 мкм обладает высокой температурой плавления в интервале 1070-950^oC, а значит зашпаклевывает твердыми частицами поврежденную трением поверхность без образования каких-либо соединений с материалом поверхности трения, которые могли бы ослабить механические свойства деталей двигателя внутреннего сгорания. Каждая частица порошка сплава медь-олово, содержащего, мас. олово 3-20, медь остальное, состоит из твердого раствора олова в меди раствор), который обладает максимальной пластичностью и прочностью.
В отличие от массивных объектов, для которых предел растворимости олова в меди по диаграмме состояний составляет не более 10% высокодисперсные частицы порошка могут состоять из твердого раствора олова в меди a раствора) с концентрацией олова до 20% что обусловлено способом получения высокодисперсного порошка сплава методом испарения и конденсации. Этот результат получен экспериментальным путем и объясняется тем, что в данном случае образование частиц порошка идет путем молекулярного синтеза сплава из элементов, находящихся в газовой фазе.
Если порошок сплава содержит олова больше 20 мас. то он состоит из интерметаллического соединения, характеризуемого высокой хрупкостью, высокой твердостью и низкой прочностью, что в процессе работы приводит к повышению абразивного износа рабочей поверхности пар трения двигателя внутреннего сгорания.
Если порошок сплава содержит олова меньше 3 мас. то резко снижаются пластичность, прочность, способность к замазыванию дефектов трущихся поверхностей.
Указанный порошок сплава в смазочной композиции не наклепывается в пределах рабочих температур, и не образует хрупких твердых растворов с материалом поверхности пар трения.
Размер частиц порошка сплава медь-олово должен быть таким, чтобы внедряться в микро- и субмикротрещины, а также не должен забивать масляный фильтр двигателя внутреннего сгорания. Оптимальный размер частиц сплава медь-олово составляет 0,01-5,0 мкм. Частицы порошка менее 0,01 мкм имеют большую склонность к агрегированию, проявляют большую активность: в результате чего при приготовлении металлоплакирующей смазочной композиции может произойти самовозгорание порошка при контакте с кислородом воздуха. Частицы порошка более 5,0 мкм сравнимы с размером ячейки масляного фильтра тонкой очистки и поэтому забивают его.
Кроме того, такие частицы имеют большую скорость осаждения в органическом смазочном материале при остановке двигателя и их взмучивание затруднено при запуске двигателя из-за большого веса частиц.
Смазочный концентрат готовят следующим образом.
Вначале получают дисперсионную среду. Для этого порошок жирной монокарбоновой кислоты с числом атомов углерода 12-18, например стеариновой кислоты (ГОСТ 9419-78), растворяют в углеводородном топливе путем интенсивного перемешивания механической мешалкой.
Порошок сплава медь-олово, включающего олово 3-20 мас. медь - остальное, размером частиц 0,01-5,0 мкм, получают методом испарения и конденсации в атмосфере нейтрального газа на установке СГВК-25.100-250/22-И1, засыпают в полученную дисперсионную среду в диспергаторе УЗДН-2Т (на частоте 20-50 кГц). Полученную смесь в виде гомогенизированной суспензии заливают в емкость с работающей мешалкой и добавляют туда же смазочный материал, например, моторное масло М-8А и перемешивают до получения стабильной однородной суспензии. Смазочный концентрат после приготовления разливается во флаконы и поступает к потребителю. При использовании смазочного концентрата его разбавляют минеральным маслом и заливают в картер двигателя внутреннего сгорания. При этом частицы порошка сплава медь-олово не коагулируют и остаются гомогеннораспределенными по всему объему моторного масла при работе двигателя внутреннего сгорания.
В качестве углеводородных топлив используют бензин, легроин, уайт-спирит, керосин авиационный.
В качестве органического смазочного масла используют любые моторные масла для автомобилей, тракторов, комбайнов, например М-8А, М-8Г₁, М-12Г₁ и т. д. В табл. 1 приведены составы, а в табл. 2 свойства смазочных концентратов. Составы согласно изобретению отличаются образованием неплотного хорошо взмучиваемого даже при легком встряхивании осадка. Это обеспечивается гомогенное распределение порошка по всему объему композиции в заправочной емкости и исключает потери порошка, а также позволяет гомогенно распределить порошок по всему объему моторного масла в двигателе внутреннего сгорания при его запуске. Кроме того, небольшая вязкость указанных составов определяет их высокие потребительские свойства, обусловленные тем, что композиции быстро и практически без потерь выливаются из заправочной емкости. Использование кислот C₁₂-C₁₇ показывает аналогичные результаты.
Композиция, в которой количество стеариновой кислоты превышает верхнее предельное значение (пример 4) и является избыточным по отношению к порошку, отличается тем, что у нее в жидкой части имеются хлопья стеариновой кислоты, образующиеся при приготовлении композиции в момент смешения суспензии порошка в уайт-спирите с маслом М-8А. Вследствие большого химического сродства уайт-спирита с маслом и низкой растворимостью стеариновой кислоты в масле, избыточное количество стеариновой кислоты выделяется из раствора в виде хлопьев, являющихся посторонними включениями. При этом часть частиц порошка скрепляется между собой избыточным количеством стеариновой кислоты в агломераты размером более 15 мкм, что приводит к забиванию фильтра тонкой очистки масла в двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, в данном случае не выдержано условие необходимого и достаточного количества стеариновой кислоты для образования на частицах порошка защитного монослоя, не приводящего к скреплению частиц между собой и образованию плотного осадка.
Для примера 5 характерны те же недостатки, что и для примера 4, но уже за счет количества порошка меньше предельного значения. При этом количество стеариновой кислоты, соответствующее заявляемым значениям, является избыточным по отношению к малому количеству порошка.
Для композиций, имеющих состав, соответствующий примерам 6 и 7, характерно образование плотного осадка плохо взмучиваемого даже при энергичном встряхивании, что может привести к потере порошка. В обоих случаях это вызвано тем, что не на всех частицах порошка образуется защитный разделительный слой стеариновой кислоты из-за несоответствия между ее количеством и количеством порошка. Но если в примере 6 последнее наблюдается за счет малого количества стеариновой кислоты (ниже предельного значения), то в примере 7 это обусловлено большим количеством порошка (выше верхнего предельного значения). Помимо этого в обоих случаях из-за большой вязкости композиции низкие ее потребительские свойства и возможны ее потери в количестве 3-5%
Проведены сравнительные дорожные испытания в условиях реальной эксплуатации автомобилей составов согласно изобретению (машины группы А) и по прототипу (машины группы B).
Испытан смазочный концентрат следующего состава, мас.
Порошок сплава медь-олово 10,59
Стеариновая кислота 0,42
Уайт-спирит 32,78
Масло 56,21
Порошок сплава медь-олово включает олова 10 мас. медь остальное, размер частиц 0,01-5,0 мкм и получен методом испарения и конденсации.
Смазочный концентрат введен в моторное масло в количестве 2 об.
Испытания проведены на автомобилях марок ГАЗ-24, УАЗ-469, Москвич-2140, ВАЗ21013, причем автомобили сформированы в три группы:
I группа машин с величиной пробега до 50 тыс. км;
II группа машин с величиной пробега от 50 до 100 тыс.км;
III группа машин с величиной пробега более 100 тыс. км.
В каждой группе: N 1-ВАЗ-21013; N 2 ГАЗ-24; N3 Москвич-2140.
При проведении испытаний определены следующие эксплуатационные характеристики:
компрессия двигателя (измеряют ручным стрелочным компрессором) всех четырех цилиндров;
содержание CO в выхлопных газах (измеряют прибором ИНФРАЛИТ-2Т);
уровень масла в двигателе;
оценка работы двигателя по внешним признакам;
отказы и неисправности двигателя.
Перед началом испытаний во всех машинах произведена замена масла и масляных фильтров и определена компрессия во всех цилиндрах двигателя. В процессе испытаний компрессию цилиндров двигателей с концентратом согласно изобретению определяют через 1000, 3000, 5000, 10000, 15000 км пробега, одновременно измеряя содержание CO на холостом ходу. В контрольной группе с металлоплакирующей смазочной композицией по прототипу компрессия определена после 10000 км.
Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 3.
Из таблицы видно, что использование смазочного концентрата в двигателе внутреннего сгорания по сравнению с прототипом позволяет повысить компрессию двигателя от 0,5 до 3,0 атм. (в зависимости от степени изношенности двигателя); снизить содержание CO в выхлопных газах в 1,5-6,0 раз, снизить расход масла.
Изобретение касается смазочных веществ, в частности металлоплакирующего смазочного концентрата для двигателей внутреннего сгорания, для повышения износостойкости в узлах трения машин и механизмов. Цель - повышение компрессии двигателя и снижение содержания окиси углерода в выхлопных глазах. Для этого используют состав, включающий, мас. %: сплав медь-олово с размером частиц 0,01-50 мкм 4-12; жирную C₁₂-C₁₈-монокарбоновую кислоту 0,19-0,5; углеводородное топливо 15-40; минеральное масло до 100. Эта смазка повышает компрессию двигателя от 0,5 до 3 атм при снижении содержания CO в выхлопных газах в 1,5 - 6 раза и снижении расхода масла. 3 табл.