Что означает щелочное число моторного масла?

Под действием высоких температур в камере сгорания двигателя образуются различные агрессивные компоненты: неорганические оксиды и кислоты азота, серы (продукты сгорания топлива), органические кислоты (продукты разложения масла) и пр. Они могут снизить эксплуатационный ресурс смазочного материала, привести к образованию отложений на деталях двигателя и коррозионному разрушению металлических поверхностей. Одна из задач присадок, входящих в состав моторного масла, - нейтрализация данных кислых соединений. Показатель, который отражает количество компонентов в масле, способных нейтрализовывать кислоты/кислотные оксиды, называется общее щелочное число (Total Base Number, TBN). Его значение указывается в миллиграммах гидроксида калия на грамм масла — мгКОН/г, и, соответственно, означает количество кислоты, выраженное эквивалентным количеством миллиграммов КОН, требуемым для нейтрализации осно́вных компонентов, присутствующих в 1г образца масла).

Щелочность масла обеспечивается по большей части моюще-диспергирующими присадками. Например: сульфонатами и фенолятами кальция, салицилатами кальция и магния, др. Компоненты этих присадок, вступая в химическую реакцию с кислотами и кислотными оксидами, нейтрализуют их.

Запас щелочности в масле может отличаться в зависимости от области применения продукта и типа используемого топлива. Для газового, бензинового двигателя легковых автомобилей, как правило, требование к минимальному значению щелочного числа (на основании отраслевых спецификаций) не превышает 8 мгКОН/г. В полнозольных моторных маслах для тяжелонагруженного дизельного двигателя щелочное число составляет обычно 11-16 мгКОН/г. Для судового дизеля, работающего на остаточном топливе, щелочное число может достигать даже 140 мгКОН/г.

Наиболее распространённые методы измерения щелочного числа:

• Потенциометрическое титрование ASTM D 2896 (титрантом служит хлорная кислота). С помощью данного метода учитывается вклад в нейтрализующие свойства масла как сильных, так и слабых оснований. Он считается более точным для определения общей щелочности свежего масла.

• Потенциометрическое титрование ASTM D 4739 (титрантом служит соляная кислота (слабее хлорной кислоты). С помощью данного метода учитывается вклад в нейтрализующие свойства масла только сильных оснований. Данный метод более точно характеризует остаточную нейтрализующую способность работающего и отработанного масла.

Важно помнить, что измеренные при помощи различных методик значения ЩЧ не соотносятся между собой.

В процессе эксплуатации смазочного материала происходит срабатывание нейтрализующих присадок и, как следствие, понижение щелочного числа. Скорость истощения данных присадок зависит от скорости образования продуктов сгорания в камере сгорания; интенсивности прорыва газов в картер, т.е. от конструкции и состояния двигателя; режимов нагружения двигателя; качества топлива, качества процессов сгорания (состояния ЦПГ, технического состояния топливной аппаратуры, регулировки фаз топливоподачи др.); уровня загрязнения масла топливом; уровня обводнения масла. Есть ряд процессов, которые могут ускорить снижение щелочного числа:

• использование топлива с повышенным содержанием серы;
• несоблюдение рекомендованных интервалов замены масла и последующее смешение свежего масла с продуктом предыдущей эксплуатации;
• неисправность в работе двигателя, вызывающая его перегрев;
• присутствие в масле значительного количества металлов износа (медь, железо). Данные металлы выступают в качестве катализаторов и способствуют окислению масла;
• присутствие в масле воды, она также ускоряет процесс окисления моторного масла.

Как правило, изготовители техники требуют сохранения запаса щелочности масла не ниже 50% (реже 60%) от уровня свежего масла. В ряде исключений требование производителя техники — запас щелочности работающего масла не ниже 3 мгКОН/г.