Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ZNEČIŠTĚNÍ OLEJŮ strana Teoretická východiska1 - 16 Zadání cvičení „Stanovení obsahu.

Prezentace na téma: "Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ZNEČIŠTĚNÍ OLEJŮ strana Teoretická východiska1 - 16 Zadání cvičení „Stanovení obsahu."— Transkript prezentace:

1 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ZNEČIŠTĚNÍ OLEJŮ strana Teoretická východiska1 - 16 Zadání cvičení „Stanovení obsahu mechanických nečistot “17 - 21

2 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ZNEČIŠTĚNÍ MOTOROVÝCH OLEJŮ Znečištění ovlivňující chod strojů lze zpravidla rozdělit na: Tvrdé představující kov, prach, brusivo, ostatní částice. Je příčinou opotřebení komponentů systému, částice opotřebení jsou základem vzniku submikrometrických částic, které následně působí jako katalyzátory podmiňující vznik oxidačních produktů oleje. Jsou základem měkkého znečištění. Měkké, kterými jsou především oxidační produkty oleje a produkty reakce aditiv. Oxidovaný olej tvoří lepivou až pryskyřičnou hmotu, jež se usazuje na kovový povrch a způsobuje nepřesný chod až zasekávání částí systému. Způsobuje většinu provozních problémů strojů. Není odstranitelné filtrací či odstřeďováním.

3 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Nežádoucí prvky Použití nových konstrukčních prvků má vliv na složení motorového oleje. Použité technologie nutí výrobce olejů a paliv snížit obsah nežádoucích prvků: Fosfor - obsažen v zušlechťujících přísadách do olejů, a to zejména v ZnDTF (Zinc Dithio Phosphate, 0,12 % - 0,16 %, multifunkční přísada zejména proti oděru a oxidaci), snižuje životnost některých katalytických systémů. Sulfátový popel - v oleji jej bývá zpravidla 1-2 %, je obsažen v zušlechťujících přísadách zejména v kovových detergentech (80 % - 90 %), zajišťujících čistotu motoru a prodlužující životnost oleje neutralizací kyselých produktů spalování a znovu ZnDTF (10 -15 %), omezuje funkci zejména DPF. Z tohoto důvodu byly vytvořeny tzv. antisaps oleje (bezpopelné oleje).

4 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Síra - snižování obsahu síry je postaveno za prvé na snížení obsahu v palivu a za druhé na snížení obsahu síry v oleji. Podíl na obsahu síry jednotlivých částí motorového oleje lze charakterizovat na složení dnes typického představitele moderních motorových olejů pro naftové motory oleje SAE 15W-40, ACEA E5, API CH-4, MB 228,3 – z celkového obsahu síry cca 1,1 % je obsaženo do 45 % v základovém oleji, do 30 % v ZnDTP, do 20 % v detergentech a do 5 % v antioxidantech. Sodík - nález 50 ppm sodíku v použitém motorovém oleji znamená průnik nemrznoucí směsi do oleje v objemu zhruba desetiny objemu olejové náplně.

5 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Řídnutí oleje v klikové skříni Zředění oleje palivem se objevuje v provozu zážehových motorů. Palivo vniklé do oleje způsobí, že viskozita a mazací schopnost oleje poklesne, olej nedokonale maže a zvětšuje se opotřebení, utěsnění spalovacího prostoru není účinné a objeví se řada závad. Nízká viskozita oleje způsobuje pokles tlaku oleje pod určenou hranici a na některá místa mazání je olej přiváděn v nedostatečném množství. Znehodnocený olej ohrožuje mazání a podle obsahu paliva způsobuje závady a vážné poruchy (vytavení ložisek, poškození pístů a válců, předčasné opotřebení aj.). Stoupá spotřeba benzínu a oleje, klesá výkon a při zvýšených provozních výlohách se snižuje spolehlivost vozidla.

6 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Palivo musí shořet v motoru dokonale, aby jeho nespálené těžší podíly nepronikaly kolem pístů do klikové skříně. Stupeň zředění oleje je závislý na mnoha činitelích. V létě obsahuje olej méně paliva než v zimě, neboť motor pracuje s nižší teplotou v městském provozu (při četných a delších přestávkách nebo krátkých cestách). Při vyšší teplotě motoru je zředění oleje a tím pokles viskozity menší.

7 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Voda v oleji a olejový kal Při normálním spálení paliva vzniká hlavně oxid uhličitý, dusík a vodní pára. Spálením každého kg paliva se vytvoří více než 1kg vodní páry shořením vodíku paliva s kyslíkem. Jsou-li stěny válců chladné, část vodních par na nich kondenzuje a vzniklá voda se dostane do oleje v klikové skříni. Podobně při natáčení studeného motoru při chladném počasí vniknou do skříně vodní páry ze vzduchu a spalné plyny profukováním kolem písních kroužků. Při vysoké pracovní teplotě, pokud je kliková skříň dobře odvětrána a potřebná teplota chladící vody řízena termostatem, je kondenzace nepatrná. Pokud jezdí vozidlo v zimě na krátké dráze s četnými provozními přestávkami, při kterých běží motor dlouho na volnoběh a zápalná směs je bohatší, tvoří se v oleji větší množství vody, vznikají poruchy a koroze částí motoru. Hodnotný olej se s vodou nemísí, ale vniknou-li do oleje mechanické nečistoty, nedokonale spálené palivo a jeho zbytky, tvoří se emulze a postupně gumovité a pryskyřičné kaly a laky a olejová náplň houstne.

8 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Olejový kal jde snadno nasát čerpadlem, postupně ucpává olejové kanálky, a proto je nutné při zjištění větší tvorby důkladně pročistit motor. Do oleje může vniknout voda při nedokonalém těsnění bloků a hlavy válců, z chladící soustavy apod. V zimě vždy ohrožuje voda plynulý provoz, protože může zmrznout a hrozí ucpání olejového síta a kanálků, nebo může zamezit pohyb olejového čerpadla apod. Příčinou zředění oleje palivem a tvoření olejového kalu může být časté natáčení motoru při krátkých cestách, zanesený čistič vzduchu způsobuje bohatou zápalnou směs, která se nedokonale spaluje. Olej pak nedostatečně maže třecí plochy, motor se přehřívá a písty zadírají.

9 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Nadbytek uhlíkatých zbytků a palivo v oleji Větší množství uhlíkatých zbytků (karbonu) ve spalovacím prostoru, spíše ve starších vozidlech, přivozovalo často řadu provozních závad. Úsady na pístech působily jako tepelný izolátor, nedovolily odvod nadbytečného tepla a podporovaly přehřívání motoru. Toto se zvětšovalo nesprávnou činností ventilů, zapalovacích svíček a zanášením sacího a výfukového potrubí. Usazeniny na stěnách spalovacího prostoru a dnech pístů způsobovaly zvětšení kompresního poměru, takže se při zvýšené teplotě objevovaly detonace zážehového motoru, při kterých stoupají tlaky a teplota. Dnešní oleje obsahují aditiva, která jsou schopna karbon rozpouštět.

10 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Karbon se vytváří vždy, pouze sestava vhodných aditiv a typ oleje (minerální, syntetický) tvorbu karbonu omezuje s větším či menším úspěchem. Neaditivované oleje vytvářejí ve styku s benzínem nebo naftou vysoké množství karbonových úsad, které se usazují na stěnách motoru. Za určitý čas je těchto úsad velké množství a pokud použijeme aditivovaný olej, začnou jeho aditiva tento karbon silně rozpouštět. Může dojít k vytvoření mazlavé hmoty, ta obtížně proudí mazacími kanály, které se většinou ucpou, a tak není příslušná část motoru mazána a doje k jejímu zadření. Proto se nesmí aditivovaný olej používat v motorech, které byly delší dobu provozovány na neaditivovaný olej. Záměna je možná až po důkladném odstranění karbonu z motoru. Každá nová náplň oleje má snahu starý karbon rozpouštět, tím se aditiva vyčerpávají a potom nestačí zabraňovat tvorbě karbonu nového.

11 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Pro snížení tvorby karbonu je nutné dosáhnout styku oleje s co nejmenším množstvím paliva, které se do olejové náplně dostane. Také velká vůle pístů ve válcích napomáhá profuku palivové směsi do prostoru pod písty, totéž platí pro vodítka sacích ventilů. Palivo přítomné v oleji snižuje jeho viskozitu a v krajním případě může zmenšit šíři olejového mazacího filmu pod kritickou mez. Sice se část paliva postupně z oleje odpaří, ale to platí při důkladném prohřátí oleje aspoň na 80 °C, což nebývá v městském provozu často splněno. Jedná se také o jeden z mnoha důvodů, proč by se měla výměnná lhůta olejové náplně motoru zkrátit v městském a podobném provozu zhruba o 1/3 v zimě a 1/4 v létě.

12 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Znečištění pevnými částicemi Zdroje znečištění motorového oleje pevnými částicemi jsou: nečistoty a prach ze vzduchu, částice opotřebení, částice karbonu z nedokonalého spálení paliva, rez, nečistoty z výroby nebo opravy. Částice prachu jsou obvykle tvrdší než kovové částice a mohou být příčinou velkého abrazivního opotřebení (až poškození vnitřních povrchů motoru) daleko spíše, než ostatní výše zmiňované částice. Jestliže je v oleji nalezeno velké množství otěrových kovů a zároveň velké množství křemíku, jedná se o opotřebení způsobené průnikem prachu do oleje. Často může být v oleji nalezen také hliník, ačkoliv ve stroji není žádný materiál obsahující tento prvek. Částice prachu jsou většinou hlinitokřemičitany. Pokud je tedy v oleji nalezeno větší množství křemíku i hliníku (jejich poměr je zhruba 3,4:1), nejde o opotřebení materiálu z hliníku, ale o nález prachu v oleji.

13 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Oxidace oleje Produkty oxidace oleje (přítomné v oleji) urychlují jeho další degradaci. Je tedy žádoucí je odstraňovat během provozu oleje. Pro tento účel dnes existují moderní techniky péče o mazací olej, jako jsou aplikace pryskyřic s funkcí iontoměniče (látky schopné odstraňovat nečistoty na principu existence polárních molekul), elektrostatické čištění nebo aplikace aktivované aluminy (porézní materiály s vysokou polaritou molekul a na principu síta odstraňují nežádoucí prvky). Navíc nerozpustné vysokomolekulární produkty oxidace oleje lze odstraňovat obtokovými filtry se speciálními mikroporézními materiály, jako např. stlačená a upravená celulóza a další.

14 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Vysoké teploty Výhodou „příliš teplého oleje“ je odlučování vody, nižší sklon k pěnění, lepší odlučování vzduchu, rychlejší usazování mechanických nečistot, odpařování vody a paliva. Dochází však k degradaci přísad, k oxidaci, tepelné degradaci oleje, tvoření karbonu, hydrolýze, nižší viskozitě a tím menší tloušťce mazacího filmu, což je nebezpečné z hlediska možného opotřebení, odpařování oleje, rychlejšímu průběhu koroze či poškození těsnění. Pořizovací cena oleje vysokoteplotního oleje je vyšší. Glykol v oleji Přítomnost glykolu v olejové náplni může být způsobena průnikem chladicí kapaliny do motorového oleje. Znamená to jeho velmi rychlou degradaci v důsledku tvorby nerozpustných lepkavých úsad, v jejichž přítomnosti i samotný olej rychle stárne.

15 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Nízké teploty Kvalita motorového oleje výrazně ovlivňuje životnost motoru. Zvláště v zimním období se vlivem častých studených startů a krátkých jízd motorový olej výrazně znehodnocuje. Je důležité mít na paměti, že čím víc je motor prochladlý, tím déle trvá, než se olej dostane do všech mazacích kanálků. Zpravidla nejdéle čekají na dodávku oleje vahadla a vačkové hřídele (tzv. sekundární mazací okruh). Při teplotě –10 ºC trvá promazání ložiska vahadla běžným minerálním motorovým olejem (SAE 15W-40) kolem osmnácti sekund, polosyntetickým (SAE 10W-40) deset sekund a syntetickým (SAE 5W- 40) jen čtyři sekundy. Teplota, kdy je ještě olejové čerpadlo schopno nasát ztuhlý olej je u minerálního oleje -20 ºC, u polosyntetického oleje -25 ºC a u syntetického oleje -30 ºC. Nejkvalitnější syntetické oleje 0W-40 mají mezní hodnotu čerpatelnosti -35 ºC.

16 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Stanovení obsahu mechanických nečistot Podstata zkoušky Principem zkoušky je filtrace benzenového roztoku vzorku papírovým filtrem a zjištění váhy vysušeného zbytku zachyceného na filtru. Mechanické nečistoty jsou všechny nežádoucí tuhé částice obsažené v čistém nebo opotřebovaném oleji a nerozpustné v horkém benzenu. Jejich obsah ukazuje míru znečištění oleje. Mechanické nečistoty porušují souvislost mazacího filmu, mohou urychlovat stárnutí oleje v provozu, zvětšovat otěr mazacích ploch a způsobují horký běh ložiska, případně i jeho zadření.

17 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Pomůcky: vysoké kádinky s výlevkou o obsahu 400 až 1000 ml, analytická nálevka vnějšího průměru 85 mm, stojan k filtraci s kruhem o průměru 5 cm, skleněná tyčinka, bezpopelový papírový filtr průměru 11 - 12,5 mm. Odvažovačka průměru zábrusu 50 mm, výšky spodku 75 mm a dobře těsnícím zábrusem, elektrická sušárna s nastavitelnou a samočinně udržovanou teplotou 105 - 110 °C, exsikátor bez vysušovadla, střička se zábrusem, teploměr do 100 °C, pinzeta, benzen čištěný, lihobenzenová směs (4 díly ethylalkoholu : 1 díl benzenu), rozpouštěcí benzin destilační křivky 80 - 110 °C. Potřeba vzorku nejméně 100 g.

18 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Pracovní postup Vzorek dobře promícháme v láhvi naplněné nejvíce do 3/4 objemu, protřepáváme 5 minut. Nesnadno tekoucí vzorky nejprve zahřejeme na 40 - 50 °C. Ihned po promíchání odvážíme podle předpokládaného obsahu nečistot 20 - 100 g vzorku s přesností 0,1 g do kádinky obsahu 800 - 1000 ml. Při navážce menší než 50 g je účelné užití kádinky menší než 800 ml. K navážce přidáme trojnásobný (u zvláště hustých olejů až šestinásobný) objem horkého benzenu a směs promícháme tyčinkou. Při rozpouštěných neupotřebovaných rafinovaných olejů lze nahradit benzen rozpouštěcím benzinem 80/110. Při zahřívání rozpouštědel je nutné uvažovat nebezpečí jejich vznícení a jedovatost benzenových par.

19 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Papírový filtr předepsané jakosti předem sušíme 120 minut v otevřené odvažovačce v elektrické sušárně při 105 - 110 °C. Po uzavření odvažovačky víkem a jejím vychladnutí v exsikátoru po 30 minutách zvážíme na analytické váze s přesností 0,2 mg. Sušení zkrácené na 40minut a vážení opakujeme, pokud se nedosáhne rozdílu mezi posledními váženími nejvíce 0,4 mg. Zvážený filtr vložíme do skleněné nálevky a horký roztok vzorku jím zfiltrujeme, přičemž filtr plníme jen do 3/4. Zbytek v kádince spláchneme kvantitativně horkým benzenem na filtr. Filtr pak promýváme horkým benzenem tak dlouho, až je na okraji bílý a kapka odtékajícího benzenu nezanechá na filtračním papíru po odpaření stopy. Poté necháme benzen z filtru odkapat. Filtr v místě, kde je trojnásobná vrstva papíru, uchopíme pinzetou, opatrně uvolníme do nálevky, trochu nadzvedneme a benzenem ze střičky opláchneme okraj filtru i vnitřní stěnu nálevky, načež filtr vsadíme zpět. Jeho vnitřek ještě jednou promyjeme horkým benzenem, kterým případné zbytky v kádince spláchneme na filtr.

20 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Obsahuje-li vzorek vodu, jež ztěžuje filtraci, ponecháme benzenový roztok oleje v klidu 10 -20 minut, aby se ustál. Pak zfiltrujeme vrchní benzenovou vrstvu. Spodní vrstvu obsahující vodu zředíme pěti až desetinásobným množstvím horké lihobenzenové směsi a zfiltrujeme týmž filtrem. Filtr promyjeme horkou lihobenzenovou směsí a pokračujeme jako dříve. Filtraci lze rychlit opatrným odsáváním vývěvou. Po promytí vložíme filtr do odvažovačky (v níž byl zvážen před filtrací) a sušíme min 60 minut v elektrické sušárně při 105 - 110 °C. Po uzavření odvažovačky víčkem a jejím vychladnutí v exsikátoru (30 minut) zvážíme na analytických vahách s přesností 0,2 mg. Sušení zkrácené na 40 minut a vážení opakujeme, pokud se nedosáhne rozdílu mezi posledním vážením nejvíce 0,4 mg.

21 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti