Wpływ sadzy na proces żelowania oleju silnikowego

Sadza wytworzona w silnikach może być przyczyną powstawania ciężkich osadów, gwałtownego wzrostu lepkości oleju smarowego lub żelowania oleju. Nierozpuszczalne cząstki sadzy, które nagromadziły się na pierścieniach tłoka, a potem znalazły się w oleju mogą również zwiększać lepkość oleju smarowego. W olejach smarowych stosowanych w silnikach wysokoprężnych, w skład osadów nierozpuszczalnych wchodzą: sadza, węglowodory i popiół. Generalnie osady nierozpuszczalne nie wywołują znaczącego wzrostu lepkości oleju, jeśli cząstki sadzy są rozproszone, ponieważ mają niewielkie średnice. Jednak cząstki sadzy mają tendencję do aglomeracji. Takie aglomeraty nierozpuszczalnych cząstek sadzy wywołują wzrost lepkości. Dzieje się tak dlatego, że zgromadzone cząstki sadzy wiążą olej w swoich strukturach i wpływają na wzrost lepkości oleju. W szczególnych przypadkach cząstki sadzy mogą utworzyć rozwiniętą sieć tworzącą bardzo mocną żelową strukturę. W silnikach, w których tworzy się bardzo dużo osadów nierozpuszczalnych, uległe aglomeracji cząstki sadzy mogą być główną przyczyną wzrostu lepkości. W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości sadzy w olejach silnikowych w czasie eksploatacji. Badania wykonano metodą termograwimetryczną zgodnie z normą ASTM D 5967-05. Ta metoda badawcza obejmuje procedurę badań silnikowych, która służy do oceny olejów napędowych pod kątem spełnienia wymagań, w tym wzrostu lepkości i zawartości sadzy. W artykule wskazano przyczyny wzrostu lepkości olejów silnikowych w czasie eksploatacji. Wzrost osadów nierozpuszczalnych powoduje duży wzrost lepkości, co wskazuje, że cząstki sadzy łączą się tworząc formę żelu, a aglomeracja sadzy ma większy wpływ na wzrost lepkości niż poziom osadów nierozpuszczalnych. Określono wpływ sadzy na proces żelowania olejów silnikowych. Wyniki badań wskazują, że sadza ma skłonność do aglomeracji i jest główną przyczyną żelowania olejów silnikowych w wysokiej temperaturze.

The soot generated in an engine can cause heavy sludge, high lubricant viscosity increase, or oil gelling. Insoluble soot particles introduced into the lubricant in the piston ring zone can also increase lubricant viscosity. In diesel engine lubricants, the insoluble sludg- es include: soot, hydrocarbons and ash. Generally, insoluble sludges do not cause significant viscosity increase if the soot particles are dispersed, due to their small individual size. However, the soot particles have a tendency to agglomerate. These agglomerated soot particles induce a viscosity increase. This is because the particles trap lubricant within their agglomerated structures and they affect the increase of viscosity. In extreme cases, the soot particles can form an extensive agglomerated network, forming a highly viscous gel like structure. In engines with high insolubles levels, agglomerated soot particles can be the primary source of viscosity increase. The paper presents results of soot tests in engine oils during their exploitation. Tests were carried out using the thermogravimetric method according to the ASTM D 5967-05 Standard. This test method covers an engine test procedure for evaluating diesel oils’ performance characteristics, including viscosity increase and soot concentration. The paper determines the causes of viscosity increase of engine oils during exploitation. A relatively small amount of insolubles produced a large viscosity increase, showing that the soot particles are combining to form a gel and the soot agglomeration had a greater effect on viscosity increase than the amount of insolubles. Influence of the soot on the gelation process of engine oils was determined. The results show, that the soot has a tendency to agglomerate and it is the main cause of gelling of engine oils at high temperature.