что такое tbn в масле
Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах
Щелочное число масла
При изучении свойств смазочных технических составов, предназначенных для различных двигателей, очень часто требуется провести анализ щелочного числа масла. Если его не проводить, то достаточно сложно определить, в каком состоянии находится ДВС. Дело в том, что наступает такой момент, когда для организации стабильной работы силовой установки необходимо воспользоваться специальными присадками.
Щелочное число моторного масла
Какие параметры связаны со щелочным числом моторного масла
Для определения уровня качества смазки автомобильного двигателя обычно рассматривают вязкость и температуру. От этих двух показателей зависит полноценная работа мотора. Чтобы получить более полную характеристику смазочного материала, обращаются также к дополнительным показателям. Одним из них считается щелочное число масла. Обычно его обозначают TBN.
Это значение очень важно при определении состояния смазочного материала, а также его дальнейшей работоспособности. Оно говорит о состоянии смазки, какая у нее щелочность на имеющийся период времени. При этом число может изменяться, так как напрямую зависит от добавляемых присадок, которые должны не давать продуктам горения осаждаться на поверхности деталей двигателя.
При высоком значении TBN смазочный материал отличается максимальным сопротивлением подобным явлениям. Для его определения необходимо сложить все щелочные добавки, находящиеся в составе, а именно:
Соотношение многочисленных составляющих представляет собой количество гидроокиси калия (измеряется в мг), содержащегося в одном грамме смазочного элемента. Обозначается как мгКОН/г.
Расчет щелочного числа моторного масла
Сегодня не существует общепринятого способа определения TBN. Каждый специалист решает эту проблему по собственной методике. Обычно учитываются различные параметры качества масла, изучается состав присадок, а также данные лабораторных исследований.
Наиболее популярной методикой, используемой сегодня, является перемножение удельного веса серы на коэффициент, равный 20. Так как установленные государственные нормативы запрещают наличие в топливе больше 0,5 процентов серы, в случае умножения такого параметра на 20, получается 10.
Показанный пример характерен для дизельных моторов. Именно таким показателем дизельные агрегаты отличаются от обычных бензиновых моторов. В состав солярки входит намного больше серы, чем в обычный бензин. Поэтому у дизельной жидкости TBN всегда выше.
Конечно, такой расчет не дает точного результата, и специалисты советуют в этом вопросе применять составы, указанные в сервисной книжке.
Автомобилистам нужно всегда помнить, что когда автомобиль работает на низкосортном бензине, начинают очень быстро выгорать щелочные присадки. В результате качество автомасла и его рабочий ресурс значительно снижается.
Прежде чем воспользоваться каким-либо маслом для автомобиля, необходимо предварительно подробно изучить характеристики смазочной жидкости и ее параметры. Если этого не сделать, мотор может выйти из строя. Для его восстановления потребуется капитальный ремонт.
Повторить в условиях гаража сложнейший технологический процесс улучшения купленного масла с помощью подсобных средств, а также добавки присадочных компонентов, невозможно.
Щелочные число моторных масел, свойства
В состав моторного масла для бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания входят химически активные присадки, предназначенные для поддержания его рабочих свойств в течение регламентированного эксплуатационного периода. Одними из важнейших компонентов комплекса присадок являются щелочные агенты.
Во время работы двигателя в камере сгорания происходят сложные химические процессы, в результате которых углеводороды топлива с кислородом воздуха образуют агрессивные по отношению к внутренним узлам соединения. Продукты сгорания имеют кислую реакцию и вызывают преждевременное «старение» смазки и способствуют износу и коррозии двигателя.
Химические процессы в смазочной системе двигателя
Кислоты, как известно, нейтрализуются с помощью щелочи, и в случае с двигателем внутреннего сгорания химические процессы имеют схожий характер.
Так как между стенками цилиндра и кольцами поршня имеются зазоры (выражены в изношенных двигателях), небольшая часть отработанных газов может попадать в картер (картерные газы), где оседает на стенках и вступает в реакцию со смазочным материалом.
Реакции нейтрализации проходят в масляной среде двигателя: картере, масляных каналах, на стенках и шестернях масляного насоса. По мере эксплуатации, щелочной компонент присадок постоянно вступает в реакцию и со временем нейтрализует все меньше побочных продуктов работы двигателя.
Некоторое число непрореагировавших соединений оседает в виде шлама и сажи на частях системы смазки, засоряя масляные каналы и ухудшая циркуляцию. Эти процессы могут привести к следующим последствиям:
Итак, запас щелочного числа характеризует способность моторного масла противостоять окислительным процессам и пропорционален количеству кислот, которые может нейтрализовать данное масло.
Чем выше TBN, тем лучше защитные свойства масла и больше его ресурс при использовании высокосернистых топлив. Для обеспечения щелочного числа используются как современные присадки на основе кальция, так и более ранние магниевые. Эффективность их различна и определяется способностью к нейтрализации не только кислотных соединений серы, но и азотной кислоты.
Химическое значение щелочного числа моторного масла
Щелочное число моторного масла (в англоязычной литературе обозначается аббревиатурой TBN) – это величина, указывающая на количество гидроксидов калия в одном грамме моторного масла. Единица измерения – мгКОН/г.
Как известно, щёлочь является некой противоположностью кислот. Большинство кислот, вне зависимости от химических элементов, их образующих, при взаимодействии со щелочами нейтрализуются. То есть теряют свою способность отдавать катион водорода и преобразовываются в менее активные химические соединения.
Гидроксид калия обладает одним из сильнейших свойств нейтрализации кислот. Одновременно с этим раствор КОН имеет мощные расщепляющие, растворяющие и моющие свойства. Это соединение, например, широко применяется при производстве промышленных моющих составов. Поэтому для моторных масел при подсчёте щелочного числа за базовый компонент взят именно гидроксид калия.
Практическое значение щелочного числа
Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через кольца топливо, раскалённые газы и сажа – всё это ведёт к неизбежным химическим преобразованиям как базы, так и присадочных компонентов масла.
Под воздействием высоких температур и в присутствии кислорода происходит окисление моторного масла. Несмотря на то, что базовый состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокую химическую стабильность, при высокой температуре неизбежно формируются окислы.
Что плохого в окислах? По большому счёту, окисление моторного масла – это его выгорание. Ведь сам процесс горения – это с химической точки зрения реакция окисления с выделением тепла. А продукты такой реакции, то есть окислы, в большинстве своём представляют собой бесполезный балласт из химически нейтральных или малоактивных соединений.
Для краткого описания совокупности большинства подобных окислов существует даже особый термин – шлам. Продукты термического разложения масла, то есть шлам, оседают на поверхностях двигателя, что приводит к его загрязнению. Загрязнение мотора чревато перегревом. Также частицы шлама зачастую содержат и сверхтвёрдые окислы, которые работают как абразивы.
Часть окислов обладает химической активностью. Некоторые из них способны инициировать коррозионные процессы или локально разрушать неметаллические детали мотора (в основном резиновые уплотнители).
Гидроксид калия работает в двух направлениях:
При работе двигателя щелочное число моторного масла уменьшается, что является нормальным процессом.
Как 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.
Самый популярный способ определения 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.
Индекс TBN
В обозначении моторного масла кроме таких параметров как вязкость и температурный режим указывается индекс TBN — щелочное число. Это величина соответствующая общему содержанию (мг.) щелочных присадок в 1г. масла.
Рекомендуются масла с высоким щелочным числом
Каждый разработчик присадок стремится найти оптимальное щелочное число, изменяя состав присадок. Если в состав ввести слишком много гидроксидов, то это также приведет к началу коррозионных процессов, и по мере выработки будут накапливаться зольные отложения.
Норма TBN
Щелочное число моторного масла почти всегда указывается на тыльной стороне канистры.
Этот показатель может варьироваться от 5 (в самых простых и дешевых смазочных материалах) до 14 мгКОН/г.
Как правило, масла для дизельных двигателей имеют более высокое щелочное число. Это связано с несколькими факторами:
Дизельное топливо более сернистое, чем бензин, а сера под воздействием нагрева склонна формировать различные оксиды. Условия работы дизельных двигателей сложнее, чем бензиновых: они испытывают более высокие давления и температуры в камере сгорания; вследствие этого активнее идет процесс выгорания масла.
В связи с этим для чисто дизельных масел нормальным считается щелочное число от 9 мгКОН/г и выше. У бензиновых моторов требования не такие высокие – для нефорсированных двигателей вполне достаточно 7-8 мгКОН/г.
Если щелочное число у масла ниже, это не означает, что оно плохое – просто его моющие свойства будут не слишком высокими, и менять такой продукт придется чаще.
Кроме того, стоит заметить, что чем богаче пакет присадок у моторного масла, тем ниже его щелочное число. Таким образом, в теории высокий TBN может указывать на обедненный состав других важных присадок.
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.
Практический разбор моторных масел по TBN
Рассмотрим несколько примеров моторных масел для дизельных двигателей с точки зрения их нейтрализующей способности при работе двигателя на высокосернистом топливе. Вот уже знакомые нам продукты:
мг КОН/г
Моторные масла в таблице расположены в порядке убывания TBN.
Shell Rimula R5 M 10W-40 и Katana Makuri E7 10W-40 демонстрируют наибольший запас щелочного числа. Обращает на себя внимание современная присадка на основе кальция в масле Katana Makuri E7 10W-40. Данные продукты наилучшим образом приспособлены для эксплуатации на российских высокосернистых дизельных топливах Euro-3.
Gaspromneft Diesel Premium 10W-40 и Shell Rimula R5 E 10W-40 – содержат современные кальциевые щелочные присадки, но TBN на 30% ниже относительно первых двух продуктов. Данный запас щелочного числа соответствует использованию низкосернистых топлив уровня Euro-5.
Современным продуктом также является масло Total Rubia Polytrafic 10W-40, однако TBN довольно низок в случае использования сернистых топлив уровня Euro-3. Расчетный ресурс этого масла можно реализовать только при использовании топлив, соответствующих норме Euro-5. При эксплуатации техники на топливах уровня Euro-3 интервал замены масла следует сократить примерно на 40%.
Прочие продукты имеют довольно низкий TBN и устаревший пакет присадок, что предполагает сокращение периода замены масла соответственно запасу щелочного числа.
В завершение необходимо подчеркнуть, что использование моторных масел с запасом щелочного числа (TBN) менее 10 мг КОН/г в случае эксплуатации дизельной техники на топливах с содержанием серы до 0,035% возможно, но в этом случае межсервисный период должен быть сокращен.
Реальный срок замены масла может быть установлен по результатам анализа проб эксплуатационного моторного масла. Критическое значение TBN, при котором масло подлежит замене, составляет 4 мг КОН/г.
Щелочное число моторного масла: что это такое?
Прежде чем выбрать тот или иной смазочный материал, мы интересуемся не только его стоимостью, но и потребительскими качествами. И здесь важно учитывать не только вязкостные характеристики и температурный режим. Необходимо, помимо этого, принимать во внимание также щелочное число моторного масла.
Само наличие данного показателя определяется тем, что, когда двигатель работает, в нём происходят химические процессы, вследствие которых углеводородные молекулы топлива окисляются. Образовавшаяся окись оказывает на металлические узлы агрегата крайне негативное воздействие и ускоряет их выход из строя. Справиться с этой проблемой помогают специальные химически активные присадки, нейтрализующие влияние кислотной среды.
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.
Как рассчитать, какое число TBN требуется вашему автомобилю
Щелочное число – это сумма всех щелочных добавок, которые присутствуют в смазке. Индекс TBN определяется массой гидроксида калия, приходящейся на один грамм смазочного материала. Измеряется щелочное число в единицах мгКОН/г.
Наиболее популярный на сегодняшний день метод расчёта TBN для конкретного двигателя заключается в следующем: содержащийся в используемом топливе удельный вес серы умножается на 20. То есть для бензиновых двигателей требуемый показатель не так высок, как для дизельных, поскольку содержание серы в солярке значительно выше, чем в бензине. Хотя к этому способу прибегают многие, специалисты советуют относиться к нему с осторожностью и сверяться с руководством по эксплуатации своего автомобиля.
Если масло недостаточно щелочное
Использование масла с низкими щелочными показателями чревато такими последствиями, как:
Необходимо также учитывать, что низкокачественное топливо способствует более активному выжиганию щелочных присадок. То есть экономия на топливе не оправдывает себя – ресурс смазки исчерпывается значительно быстрее, и менять масло придётся чаще.
Когда щёлочность падает
При каждом включении двигателя взаимодействуя с окисленными молекулами, щелочные присадки постепенно «расходуются», и их защитные качества снижаются. Недостаточно щелочное масло уже не может в полной мере нейтрализовать вредные продукты деятельности двигателя.
Выяснить, на сколько упала щёлочность масла, можно в лаборатории, посредством проведения сложного и дорогостоящего химического анализа. Однако это вряд ли в самом деле нужно. Достаточно менять масло в соответствии с регламентом и внимательно следить за состоянием автомобиля. При замене смазки не обязательно применять промывку, достаточно залить положенное количество нового масла и проехать пару километров.
Обладающие полным рабочим ресурсом щелочные присадки за это время сделают своё дело, «обезвредив» остатки окисленных углеводородов и очистив таким образом все детали смазочной системы. После этого можно обычным порядком заливать свежее масло.
И напоследок
В любом из вариантов, к выбору такого материала, как моторное масло, следует подходить ответственно. Заливая в мотор некачественную смазку, вы рискуете «здоровьем» своего автомобиля. Однако не стоит самостоятельно вводить в масло какие-либо компоненты, пытаясь улучшить его характеристики. Вряд ли вам удастся собственноручно воспроизвести сложные производственные технологии. Разумнее будет уточнить необходимый для вашей машины индекс TBN в техпаспорте или сервисной книжке. А затем сообразно с инструкцией приобрести проверенный продукт известного производителя.
Еще больше информации о щелочном числе и других характеристиках моторных масел в видео:
Щелочное число моторного масла
Щелочное число — это показатель, выражающая количество гидроксидов калия в 1 гр моторного масла. Он напрямую влияет на срок службы моторного масла. В обычных маслах этот показатель находится в диапазоне от 5 до 12 мг KOH на грамм.
Чем больше, тем лучше? Или нет?
В процессе сгорания топливно-воздушной смеси неизбежно образуются различные кислоты (особенно при использовании некачественного топлива с высоким содержанием серы), которые вызывают старение масла и даже способны вызывать коррозию. Именно для этого в моторное масло и добавляются щелочные присадки, нейтрализующие их.
Моющие свойства моторного масла характеризует наличие нейтральных солей, а не щелочное число. Поэтому невысокое содержание щелочи не является показателем моющих свойств.
Кроме того, высокий показатель TBN приводит к повышению сульфатной зольности, которая негативно влияет на катализаторы выхлопной системы, турбины, может оседать на маслосъемных кольцах, а в случае угара масла приводить к образованию твердых абразивных веществ.
Именно поэтому в последнее время получили среднезольные и малозольные масла c пониженным содержанием сульфатной золы, фосфора и серы.
Где смотреть?
Общее щелочное число обычно указывается в листе технического описания (TDS, Technical Data Sheet), а так же в паспортах качества. В иных случаях можно прибегнуть к поиску лабораторных анализов.
Определение щелочного числа моторного масла (TBN)
Пользователи автомобилей выбирают лубриканты по допускам изготовителя, температурным параметрам и вязкости. Однако такая картина подбора не полная. Критически важным аспектом эффективности и долговечности смазок, является содержание щелочных элементов. Далее описан процесс определения щелочного числа моторного масла и что такое число TBN.
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:
Дополнительно можно встретить цинк, и другие элементы щелочного типа. Однако за основу принимается именно эта группа присадок.
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.
Показатели щелочи для дизеля и бензина
Щелочное число моторного масла характеризует способность смазки нейтрализовывать вредные кислоты. По природе химической формулы, дизельное топливо при сгорании выделяет большее количество кислот, чем бензины или этанольные смеси. Следовательно, для двигателей, работающих на солярке, показатель TBN будет максимальным ( примерно 10 мг). Бензиновые установки менее требовательны. Поэтому изготовители априори закладывают меньше мгКОН/г в масло (около 2 мг).
Способы определения щелочного числа
В 2019 году не существует определенной, общепринятой системы характеристики TBN. Институты мировых компаний предлагают различные способы определения показателя, разработанные по принципу предельной эффективности и рациональности.
Ниже приведены самые популярные и доступные способы.
Титрометрия
Процедура выполняется исключительно в химической лаборатории, при наличии реагентов и специализированного оборудования – титрометра.
Показатель щелочного числа определяется по расходу количества реагента, необходимого для проведения реакции. Конечный результат точен и не требует дополнительных исследований.
Вычислительный метод
Данная методика условна, но практикуется повсеместно.
Суть в ограничениях пропорций горючей смеси – по регламенту дизель не может содержать более 0,5 % сернистых компонентов.
Для вычислений, необходимо умножить показатель массовой доли серы на 20 единиц, для получения требуемого количества щелочи в масле. К примеру:
0,5% × 20 = 10 мг КОН/г, где:
Видео
Полноценные испытания и способы точного определения щелочного числа моторного масла «по карману» только компаниям, производящим лубриканты или гоночным командам. Доступные методы пользовательского уровня не обеспечивают достаточной точности и надежности. Поэтому автопроизводители рекомендуют руководствоваться указаниям технического паспорта транспортного средства.