Yoqilg'i iqtisodiyoti Dvigatel moylari: Ilmiy asos va tortishuvlar

Abstract

Ichki yonish dvigatelidagi energiya yo'qotishlarining katta qismini yopishqoq dissipatsiyadan kelib chiqadi, bu tendentsiya 1960-1980-yillarda SAE 40 va 50-dagi past viskoziteli yog'larga aylandi. kam yopishqoqligi motor moylari foydalanish, ayniqsa, tekis-tappet kamdan-motor - ko'payishi mumkin, ayniqsa, valvetrain tribologik stress esa asosiy ayiq va piston / teshik tizimlarida energiya yo'qotishlarni kamaytiradi. Bu ishqalanishni o'zgartiruvchilar va antiwear qo'shimchalarning yangi sinflarini joylashtirish uchun kuchli dalillarni yaratadi. Biroq, muvozanatli formulani ishlab chiqish ko'rinadigan darajada sodda emas va qo'shimchalar o'zaro ta'siri tufayli ko'plab tuzoqlarga duch kelishi mumkin. Yana bir jiddiy muammo shundaki, "yoqilg'i-iqtisodiyot dvigateli yog'i" ta'rifi ancha noaniq, chunki u referent neftni tanlashga bog'liq. Bugungi kunda yoqilg'i iqtisodiyotini baholash 2012 3.6L GM V6 benzinli dvigatel yordamida VIE yoki VIF ketma-ketligini sinovlariga asoslangan. Zamonaviy ogʻir koʻtarilgan past koʻchirish dvigatellariga ekstrapolyatsiya qilinganda ushbu sinov natijalari ancha adashtiradigan boʻlib ketishi kutilmagan emas. Shunday qilib, ko'p OEM-maxsus yoqilg'i iqtisodiyot sinovlari ham mavjud va turli xil dvigatel dizaynlari ko'pincha munozarali natijalar beradi. Bundan tashqari, aynan shu dvigateldagi bir xil neftning "yoqilg'i iqtisodiyoti" ishlashi haydovchilik davriga qarab sezilarli darajada o'zgarishi mumkin. Masalan, past viskoziteli neft kruiz tezligida (yuqori tezlik / past yuk chegarasi) yoqilg'i iqtisodiyotini kuchaytirishi va agressiv shahar haydash paytida yoqilg'i iqtisodiyotini pasaytirishi mumkin (past tezlik / yuqori yuk).

Normativ-huquqiy faoliyat da'volarini mijozlarning kutishlari bilan uyg'unlashtirishga urinishda yuqorida ko'rsatilgan holatlar hisobga olinishi kerak.

Introduksiya

G20 yirik iqtisodiyotda hukumatlar tomonidan oʻrnatilgan avtomobillar uchun yoqilgʻi-energetika standartlari va yuqori yoqilgʻi narxlarining karbon soliqlari bilan birgalikda yuzaga kelishiga sabab boʻlgan mijozlar afzalliklarining oʻzgarishi avtomobil ishlab chiqaruvchilarga bosimni oshirdi. AQShda Yaqinda Milliy yoʻl harakati xavfsizligi boshqarmasi (NHTSA) va Atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi (EPA) qattiq yoqilgʻi-energetika iqtisodiyoti va uglerod standartlarini belgilovchi xavfsiz arzon yoqilgʻi-energetika (SAFE) avtomobillari qoidasini eʼlon qildi. Ushbu standartlar yoʻlovchi avtomobillari va engil yuk mashinalariga nisbatan qoʻllaniladi va 2021 yildan 2026 yilgacha model yillaridan boshlab har yili 1,5% qatʼiyatli ravishda oshadigan harakatlanuvchi maqsadni belgilaydi. E'tiborli jihati shundaki, bozorning realliklarini inobatga olgan holda, kutilmalar bari MY 2026 yilda prognoz qilingan umumiy sanoat o'rtacha talab qilinadigan yoqilg'i iqtisodiyotiga nisbatan 40,4 mpg ga tushirildi, bu ko'rsatkich 2012 yilgi standartlar bo'yicha prognoz qilingan talabga nisbatan 46,7 mpg ni tashkil etdi. Ikkinchisi yana o'n yil oldin e'lon qilingan 62 mpg ning dastlabki 2025 EPA maqsadlaridan pastroq edi - ko'p o'tmay 56 mpg ga tushirildi.

Bu prognoz ancha og'riqli ekanligini va haddan tashqari g'ayrioddiy maqsadlarga o'zgarishni yo'lga qo'yish uchun mustahkam texnologik asos va kuchli moliyaviy rag'batlarsiz erishilmasligi mumkinligini ko'rsatadi.

Oʻsha trendga ergashish, qarang: 1.

Fig.1 Asosiy avtotransport bozorlarida yoqilg'i-energetika standartlarini qiyoslash (Manba: ICCT, sentyabr 2019)

Avropa, Evropa Parlamenti va Kengashi 2025 va 2030 yil uchun yangi yo'lovchi avtomobillari va yangi vagonlar uchun CO2 emissiya ishlash standartlarini belgilovchi Nizom (EU) 2019/631-ni qabul qildi. 2021 yildan boshlab, Yangi avtomobillar uchun Evropa Ittifoqi flotiga mo'ljallangan o'rtacha emissiya maqsadi 95 g CO2 / km ga belgilangan. Bu 4,1 l/100 km atrofida benzin yoki 3,6 l/100 km dizel yoqilg'isi sarfiga to'g'ri keladi. Bugungi kunda Evropa Ittifoqida sotiladigan yangi avtomobillar uchun o'rtacha CO2 chiqindilari 120 g CO2 / km atrofida. Avtomobil ishlab chiqaruvchilari jarimani to'laydilar har bir g /km uchun maqsaddan ortiq 95 € ni tashkil etadi.

Japanning bir yil oldin chiqarilgan yangi yoqilg'i-energetika standartlari 2030 yilga kelib har bir litr (59,8 mpg) uchun o'rtacha flot benziniga teng yoqilg'i iqtisodiyoti uchun 25,4 kilometrni tashkil etish maqsadini belgilab berdi, bugungi flot o'rtacha ko'rsatkichiga nisbatan qariyb 30% yaxshilandi.

Siyosiy va iqtisodiy omillar asosiy OEM lar tomonidan yanada yaxshi yonilg'i-energetika samaradorligini ta'qib qilishda olib borilgan tadqiqot va rivojlantirish harakatlarini kuchaytiradi. Powertrain elektrlashtirish va is gazi (GHG) chiqindilarini kamaytirish boʻyicha alternativ energiya manbalaridan foydalanish boʻyicha birgalikda amalga oshirilgan saʼy-harakatlardan tashqari, powertraindagi energiya yoʻqotishlarining tribologik jihatlarini tushunish va bu yoʻqotishlarni minimallashtirish uchun soqol muhandislik va qoplamalardagi joriy yutuqlardan foydalanishga katta eʼtibor qaratiladi. Bunday eko-innovatsiyalarni rag'batlantirish uchun ishlab chiqaruvchilarga - mustaqil tasdiqlangan ma'lumotlarga asoslangan - avtomobil turini tasdiqlash uchun ishlatiladigan sinov tartibi hech qanday ta'sir ko'rsatmasa-da, CO2 chiqindilarining kamayishiga olib kelishi kerak bo'lgan zamonaviy texnologiyalarni joylashtirish uchun "emissiya kreditlari" beriladi. Bundan tashqari, ishlab chiqaruvchilarga bozorga nol va kam emissiyali avtomobillarni (BEV, PHEV) qo'yish uchun "super-kreditlar" beriladi, ular 50 g CO2/km.

Bir yoki boshqa yondashuvning bozor potentsialini baholash uchun har doim muhim omillardir.

Avtomobillarda yoqilgʻi sarfining taxminan uchdan bir qismi kelishmovchilik yoʻqotishlari tufayli [1] pudratchi ishqalanish bosh aybdorlardan biri boʻlgani bilan bogʻliq, qarang: 2.

Fig.2 Yo'lovchi avtomobillarida energiya yo'qotishlar (Manba: www.fueleconomy.gov)

O'zbekistonda past friksion kuchlanishlarning rivojlanishi muhim maqsad sifatida qaraladi [1-3].

Motor moyining past friktsion kuchlanish rivojlanishida tutgan o'rni

Utomotiv dvigatellar asosan gidrodinamik rejimda ishlaydi deb taxmin qilinadi [4-6]. Shuning uchun, soqol yopishqoqligini kamaytirish orqali, biri dvigatel ishqalanishni kamaytirishi va avtomobil yoqilg'isi iqtisodiyotini yaxshilashi mumkin. Fig. 3 ushbu strategiya qanday ishlashini tushuntiradi: chap tomonda oddiy ishlab chiqarish 1.6L GDI dvigatelining haqiqiy torli egri chizig'i ko'rsatilgan, o'ng tomonda esa motorli rig'i yordamida o'lchangan bir xil dvigatel uchun friksion torli egri chiziq ko'rsatilgan. Friksiya dvigatel ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan foydali torning 1/10 qismi atrofida "yeydi". Dvigatel tezligi bilan ishqalanish torining oshishi gidrodinamik soqol rejimini isbotlaydi. Shuning uchun, quyi yopishqoqlik moylashiga o'zgartirish yuqori rpm.

Fig.3 Torli egri chiziq (l.h.s.) va 1.6L i4 GDI dvigateli ishlab chiqarish uchun friksion torli egri chiziq (r.h.s.). Ishqalanishni kamaytirish bo'yicha birlamchi muhandislik strategiyalari ham ko'rsatilgan.

So'nggi yigirma yil ichida quyi viskozite moylash vositalariga nisbatan barqaror tendentsiya mavjud, qarang: 4-rasm. Shunday qilib, SAE J300 standarti 2015 yilda uchta yangi engil viskozitelik mezonlarini, SAE 16, 12 va 8 ni o'z ichiga olishi uchun qayta ko'rib chiqildi. Og'irroq PCMO baholari SAE xW-40, xW-50 va xW-60 noyob mahsulotlarga aylanib bormoqda. ILSAC GF-6 spetsifikatsiyasi hatto SAE 30 ustidan yopishqoqliklarni ham o'z ichiga olmaydi. Avtomobil tishli moylash vositalari ham shunga ergashadi: SAE J306 standarti 2019 yilda qayta ko'rib chiqildi SAE 75, 70 va 65 viskozitelik mezonlarini qo'shdi.

Yo'lovchi avtomobillari uchun, meros SAE 10W-40 darajasidan 0W-20-ga o'zgarish WLTP sinov sharoitlarida yoqilg'i-energetika iqtisodiyotining o'rtacha 5% yaxshilanishiga olib keladi va dvigatel asbob-uskunalari bunday past viskoziteni xavfsiz tarzda bartaraf eta oladigan bo'lsa, 0W-8 ga keyingi migratsiya qo'shimcha 5% ni keltirib chiqarishi mumkin. Og'ir yuk mashinalari uchun ta'sir ancha kichik: meros SAE 15W-40 dan 5W-20-ga o'tish orqali, ESC sharoitida 2% dan ko'p bo'lmagan va ETC sharoitida undan ham kamroq saqlaydi. Ko'pgina eski HDDE dizaynlari past viskoziteli yog'i bilan ishlashga qodir emas.

Fig.4 pastroq viskozite va pastki SAPS moylash vositalariga nisbatan davom etayotgan tendentsiya

Har qanday bo'lsa-da, yog'li viskoziteni yanada pasaytirish uchun birlamchi to'siq mavjud: u kiyish [7-11]. gidrodinamik moylash film qalinligi bevosita moylash yopishqoqligi mutanosib bo'lgan. Shuning uchun, gidrodinamik soqol rejimini saqlab qolish uchun sirt tugatish spetsifikatsiyalarini o'zgartirish va neft nasosi va yog 'filtrlash tizimini yangilash kerak bo'ladi [7]. Bu holda ortiqcha kiyish xavfi haqiqiy va e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi, Qarang: Anjir. 5-6

Fig.5 Simli ΔBSFC va zamonaviy yo'lovchi avtomobil dvigateli uchun sog'liqni saqlash xaritalari (D.E.dan keyin). [8])

Fig. 5 zamonaviy yo'lovchi avtomobil dvigateli uchun simli ΔBSFC xaritasini va xuddi shu uchun simli ko'taruvchi sog'liqni saqlash xaritasini ko'rsatadi. O'rtada, BSFC-ning SAE 0W-20 (chap tomonda) dan 0W-8 (o'rtada) ga o'zgarishi, yoqilg'i iqtisodiyoti yaxshilanishiga mos keladigan yashil maydon, qizil maydon - yoqilg'i iqtisodiyotining yomonlashuvi. BSFC-da 20% gacha kamaytirish mumkin. Afsuski, maksimal ta'sir xaritaning noto'g'ri qismi bilan cheklanadi: o'rta-yuqori motor tezligi va past yuk. Bunday shartlar bo'sh joyda qayta tiklanayotgan dvigatelga nisbatan qo'llaniladi. Dvigatelga yaqin "shirin nuqta", BSFC-ga ta'siri 10% gacha kamayadi. Biroq, eng muammoli kuzatuv - bu past rpm va yuqori dvigatel yukidagi qizil maydon, chunki bu nafaqat yoqilg'i iqtisodiyotining pasayishini, balki kiyish xavfining yuqoriligini bildiradi [5,7-12]. Bu asosiy ko'taruvchi sog'liqni saqlash simulyatsiyasi bilan tasdiqlanadi.

Og'ir dizel dvigatellari uchun trendlar kuzatildi, qarang: 6-fig. Aslida, mos kelmaslik bu holda yanada aniqroq, chunki maksimal yoqilg'ini tejash effekti past yuk va yuqori rpm-da keladi, eng ko'p aşınma esa dvigatel shirin nuqtaga yaqin bo'lgan yuqori yuk va past tezlikda sodir bo'ladi. Ko'pgina dvigatellar uchun, muammo allaqachon meros API CJ-4 dan yoki uning orqaga mos keladigan vorisi API CK-4 dan engil FA-4 dvigatel yog'iga o'zgarganda boshlanadi. Shu bilan birga, ba'zi yangi dvigatellar - masalan, Scania va DAF - 5W-20 va hatto 0W-16.

Fig.6 Ultralow viskoziteli HDEO (P. Klejwegt va boshq.dan keyin) bilan potentsial aşınma muammolari [9])

Yuqoridagi misollar shuni ko'rsatadiki, u past tezlikda - yog'lantiruvchi filmning muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin bo'lgan yuqori yuk sharoitlari. Yuqori tezlikda muammolar asosan etarli bo'lmagan neft nasosi quvvati bilan bog'liq bo'lib, o'zgaruvchan nasoslardan foydalanish orqali bartaraf etilishi mumkin. Dvigatelning yuqori tezligida qarama-qarshi guruhga va kavitatsiya ta'siriga ta'sir qiluvchi inertsial kuchlar ham rol o'ynaydi. Bu bog'lovchi tayanch / bilak pin interfeysi va ayiqlarning kichik uchi bilan bog'liq muammolarga olib kelishi mumkin. Umuman olganda, quyi yopishqoqlik moylash moddalar kavitasyona kamroq moyil bo'ladi.

Surtilayotgan yuzalar orasidagi nisbiy harakat bo'lmaganda gidrodinamik plyonka qulab tushadi, past yopishqoqlik moylash vositalarini joriy etish bilan bog'liq kiyish muammolari avtomatik start-stop texnologiyasi tufayli yanada og'irlashadi [13,14]. Kam shaftoli va balanslovchi shaftoli uchun elektr moy nasoslari va rolikli rulmanlardan foydalanish muammoni yumshatishga yordam beradi. Roller ko'taruvchi qo'llab-quvvatlangan krankshaftlar ham sinab ko'rildi, ammo amalda emas deb topildi.

Crankcase moylash formulalari muayyan sharoitlarda optimal ishlash uchun yaxshi sozlanishi mumkin. Masalan, motor moyi, musobaqa moylarida bo'lgani kabi, yuqori dvigatel tezligi va haroratida eng yaxshisini bajarish uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin. Biroq, musobaqa nefti to'xtash va borish shahar trafikida yo'lda avtomobillar uchun yaxshi tanlov bo'lmas edi. Aksincha, biri to'xtash va-borish shahar trafik eng yaxshi bajarish uchun motor moyi loyihalashtirish mumkin, lekin keyin u o'z resurs muhofaza qilish "Donut" topish uchun muvaffaqiyatsiz mumkin.

Xshamaydigan poyga moylari, asosiy yog'lar turli xil xususiyatlarni muvozanatlash uchun shakllantiriladi, "biror narsada eng yaxshi bo'lish" dan "hamma narsada etarlicha yaxshi bo'lish" ga ongli va qochib bo'lmaydigan paradigmaning bir turi. yoqilg'i samaradorligi juda muhim ishlash jihati sifatida qaraladi buyon – aslida, ko'p OEM tasdiqlash ochiq-oydin uni talab – past viskoziteler o'tish davom etadi. Yoqilg'i iqtisodiyoti moylari oxirgi iste'molchi uchun juda ko'p iqtisodiy ma'noga ega emasligini tan olish kerak – agar neft juda nozik bo'lsa va haddan tashqari dvigatel kiyishga olib kelsa, 1000 evrolik yonilg'i tejash haqida gapiramiz. Biroq, ushbu moylarning foydasi avtomobil ishlab chiqaruvchilarga to'planadi. Agar ularning avtomobillari maxsus yoqilgʻi-energetika moylash vositasidan foydalanib, 1-2% yoqilgʻini saqlab qola olsa, u holda OEM toʻlashlari kerak boʻlishi mumkin boʻlgan jarimalar miqdorini keskin kamaytirishi mumkin.

So'nggi yigirma yil ichida krankkaza moylash vositalarida ishqalanish o'zgartirgichlaridan foydalanish

So'nggi yigirma yil ichida sintetik moylash mahsulotlari uchun bozor ulushining barqaror o'sishini tushuntiradi. Sintetik baza moylari bir nechta afzalliklarga ega: yaxshi mulk mustahkamligi, yuqori oksidlanish barqarorligi, past haroratda yaxshi oqim xususiyatlari, past o'zgaruvchanlik va boshqalar, qarang 7 Anjir to'g'ri qo'shimchalar bilan birgalikda sintetik baza moylari mashhur xususiyatlarga ega moylarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Yoqilg'i iqtisodiyoti motor moylari xavotirga sifatida qo'shimchalar bir turi alohida zikr loyiq: ishqalanish o'zgartiruvchilar. Ishqalanishni o'zgartiruvchilar "aqlli neft muhandisligi" uchun ajralmas vositadir, qarang: 3.

Fig.7 Yoqilg'ini tejashga ko'chib o'tish to'liq sintetik motor yog'i

Friction o'zgartirgichlari taxminan ikkita asosiy toifaga bo'linadi: (1) zarrachalar tizimlari (PTFE, grafit, grafen, MoS2, WS2, AGAR-WS2, nanoborik kislota, mis / mis oleat nanopartikullar va boshqalar); 2) adsorbsiya qatlamini shakllantirish tizimlari, bu esa o'z navbatida monomolekulyar (glikerol mono-oleat, sorbitan mono-oleat, yog'li triglitseridlar, gidroksikarboksilik kislotalar esterlari, fosfat esterlari, borat esterlari, yog'li kislotalar, yog'li amidlar, yog'li aminlar, oltingugurtlangan yog'lar va boshqalar) va polimerlar (metakrilatlar, polimerlar, poliesterler, poliamidlar, polimerlangan o'simlik moylari va boshqalar). Zarrachalar tizimlarining asosiy afzalligi ularning nisbatan yuqori kimyoviy barqarorligida bo'lsa, ularning bosh kamchiliklari ajratishga moyillikdir. Zarrachalar tizimlari har doim ham qabul qilinmaydi ko'rinishida moylash shakllantirish shaffof bo'ladi moyil. A zarracha ishqalanish o'zgartirish tizimi, masalan, ishlatiladi Lubrizol 21307 dvigatel neft qo'shimcha paketi. Adsorbsiya qatlamini shakllantirish tizimlari ko'p: bozorda yuzlab savdo mahsulotlari mavjud.

Monomolekulyar va polimerik friksion o'zgartirgichlarning bosh farqi adsorbed qatlamlarning kompaktligidir. Monomolekulyar OFMlar zich "bo'yoq kabi" molekulyar qatlamlarni ishlab chiqarishga moyil bo'lganda, polimer OFMlar "gelga o'xshash" adsorbsiya qatlamlarini ishlab chiqaradi. Ushbu qatlamlar yuzalar orasidagi tirqishni keltirib chiqaradi - xuddi polimerik dispersiyanlar kabi - deb ataladigan "superlubricity" ta'siriga hissa qo'shadi: ular Stribeck egri chizig'ini yuqori yuklarga nisbatan to'liq film soqol oralig'ini kengaytirish orqali chapga o'tkazishga moyil [2,16]. Biroq, ular to'liq kino soqol rejimida ishqalanishni kamaytirmaydi.

Densely qadoqlangan bo'yoq o'xshash tuzilmalar kabi laboratoriya rig'i sinovlarida eng yaxshi ishqalanishni kamaytirish effektini etkazib beradiganga o'xshaydi HFRR, pin-on-disk, Kameron-Plint, MTM va boshqalar. Boshqa tomondan, ular raqobatbardosh adsorbsiya tufayli boshqa sirt faol turlarini ko'chirishga ko'proq moyil. Misol uchun, glitserin mono-oleat samarali yuzasiga molibden fosforothioate ko'chirib mumkin. Shu sababli, molibden qo'shimchalari ma'lum ester baza moylari bilan birgalikda joylashtirilganda samaradorlikni yo'qotadi.

Mixlangan tizimlar super-o'tkazuvchanlikni chegara lubricity bilan birlashtirishi mumkin. Masalan, polimerizatsiya qilingan o'simlik yog'i odatda oz miqdorda yog 'kislotalari va qisman glyukrolesterlarni o'z ichiga oladi. Polimerik molekulalar surtilayotgan yuzalar orasidagi sterik tirqishni ta'minlaydi, yog 'kislotalari va qisman glyucerol Esters chegara lubriligini oshiradi [17]. Ko'pgina tijorat OFMs tizimlari bir xil xususiyatni namoyish etadi (masalan, Croda kompaniyasidan Perfad 3000). Bunday Glicerol mono-oleat yoki sorbitan mono-oleat bilan, bunday PIB yoki polistirol, umumiy VI takomillashtirish, birlashtirish laboratoriya testlarda osonlik bilan simüle mumkin.

Surface gel shakllanishi OFMs raqobat adsorbtsiyasiga jalb qilish ehtimoli kam, chunki ular bir birlik maydonida kamroq "langar" ga ega. Bu "superlubricity" ta'siri bilan qulay haddan tashqari bosim xususiyatlarini birlashtiradigan formulalarni ishlab chiqishga imkon beradi; masalan, 8-fig [18] ni ko'ring.

A shunga o'xshash superlubricity ta'sirini dengiz qirg'og'idagi sersuv qoyalarda yurganda boshdan kechirish mumkin. Qoyalarda o'sayotgan suv o'tlari shiori etarlicha qalin suv qatlamini saqlab qoladi, bu sizning oyoqlaringiz va qoya yuzasi o'rtasida moylash vazifasini bajaradi. Ushbu slime bo'lmasa, suv filmining kuchi oyoqlaringizni qo'llab-quvvatlash uchun etarli bo'lmas edi. Bunday sirt-gel-shakllantirish superlubrilik hissa tomonidan hosil adsorbsiya qatlamlari viskoelastik (yoki psevdoplastik) va ular ishqalanish va aşınma kamaytirish, shuningdek, bog'liq energiya tarqalish va shovqin qo'zg'alish kamayadi, bir foydali tribologik ta'sir ega. Ular, shuningdek, polimerik dispersiyon sifatida harakat qilib, zarracha moddalarni eritib yordam beradi. Bunday qo'shimchalar mavjudligida ikki yuza orasidagi bir-biriga qarama-qarshi kuchni atom kuch mikroskopiyasi yordamida to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin, Fig. 9 [13]

Fig.8 Polimerli friksion modifiksion va moly qo'shimchasi bo'lgan sinergik ishqalanish o'zgartirgich tizimi [18]

Fig.9 sirt gel qatlami tufayli repulsiv kuchni ko'rsatuvchi AFM o'lchovlari yuzasi-faol blok-kopolymer superlubricity qo'shimcha tomonidan tuzilgan [13]

Oil eriydigan noorganik friksion o'zgartirgichlar, masalan, molibden di(2-etilhexyl) fosforoditiyoatlar, molibdik va tungstik kislotalarning yog'li amidlari, antimony dialkyl fosforodithioat, borate Esterlar ikki xil yo'l bilan ishlashi mumkin: Birinchidan, ular adsorbtsiya bilan harakat qiladilar - va metall yuzalarga ularning yaqinligi odatda OFMlarga qaraganda yuqori bo'ladi. Ikkinchidan, ular o'ta bosim va / yoki kesish sharoitida tribomutatsiyaga o'tib, qattiq moylash qatlamlarini kontaktga surtish yuzalarida saqlashlari mumkin. Shunday qilib, molibden derivatsiyalari MoS2, tungsten – WS2 ga aylantiriladi, borate – borik kislotasi va boshqalar. Bu orqali noorganik ishqalanish o'zgartirgichlari yugurish jarayonida muhim rol o'ynaydi [19]. Bu mulk ham mexanik yuzasi tugatish uchun asos bo'lib xizmat qiladi [20] va kamayadi ishqalanish va kiyish olib keladi, Qarang: Fig.10.

Fig.10 valvetrain ishqalanish haqida ZDDP va noorganik ishqalanish o'zgartiruvchilar ta'siri (Ashworth va boshq. [21])

Turli dvigatel dizaynlari uchun dvigatel friksiyasiga motor moyining ta'siri

As allaqachon tanaffusda aytib o'tilgan, quyi yopishqoqlik moylash vositasiga o'zgarish dvigatel ishqalanishini kamaytirishga yordam beradi. Buni tasvirlashning eng yaxshi usuli motorli motorli quvurlardan foydalanishdir [4,13]. Anjir. 11-13 ikki xil benzinli dvigatellar uchun ishqalanish torli ma'lumotlarini ko'rsatadi. Ishlatilgan, ammo funktsional ishlab chiqarish 2L i4 dvigatellari rig'i qurish uchun ishlatilgan. Rig'i bosimsiz, neftni etkazib berish uchun tashqi pulseless elektr moy nasosi yordamida ishga tushirilgan. Bundan tashqari, ma'lumotlar shovqinini kamaytirish uchun og'ir pashsha g'ildiragi ishlatilgan. Dvigatellar o'rtasidagi asosiy farq silindrning teshik yuzasi edi: honed quyqa temir va termik püskürtülür, va vana poezd turi: to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan mexanik chelak (DAMB) va rolik barmoq izdoshi (RFF).

Fig. 11 da neft haroratining dvigatel ishqalanishga ta'siri ko'rsatilgan. Kutilganidek, neft haroratining pastligi yuqori ishqalanish bilan bog'liq. Eski dvigatel dizayni uchun (Dvigatel A: Ford Duratec) an'anaviy quyma temir tsilindr teshiklari va DAMB valvetraindan foydalangan holda, past rpm oxirida ishqalanishning biroz o'sishi mavjud: bu gidrodinamik moylash filmining qulashi va valvetrain va o'zaro bog'liq guruhdagi ortiqcha chegara ishqalanishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Yangi dvigatel dizayni uchun (Dvigatel B: Mercedes Benz M133) purkagich bilan qoplangan bores va RFF valvetrain bilan ishqalanish tork dvigatel tezligiga deyarli chiziqli bog'liq. Bu yangi dizayn bir samarali chegara ishqalanish oldini olish imkonini beradi ko'rsatadi.

Fig. 12 ish harorati 90oC da neft viskozitesi darajasining ta'sirini ko'rsatadi. meros SAE 10W-40 sinf 0W-16 uchun ko'chib o'tish yuqori rpm da dvigatel ishqalanish qariyb ikki barobar kamaytirish imkonini beradi. Biroq, rpm pastga tushganda ta'sir bosqichma-bosqich kichiklashadi. Qizig'i shundaki, eski dvigatel uchun eng past yopishqoqligi yog'i past rpm oxirida eng yuqori ishqalanishni beradi. Yana bir bor, bu gidrodinamik moylash filmining qulashi haqiqiy muammo bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.

Finally, 13-rasmda soqol formulasida ishqalanishni o'zgartiruvchi vositani ishlatish uchun dvigatel ishqalanishi qanday javob berishi ko'rsatilgan. DAMB valvetrain va an'anaviy kasting temir tsilindrli dvigatel RFF valvetrain va termik ravishda püskürtülmüş teshiklari bilan dvigatelga qaraganda ishqalanish o'zgartirgichlarini joylashtirishdan ko'proq foyda olishini ko'rish mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, ishqalanish o'zgartirgichlarini joylashtirish faqat umumiy energiya yo'qolishida chegaraviy ishqalanishning tub hissasi bo'lgandagina ma'nosini anglatadi.

Fig.11 Neft haroratining dvigatel friksiyasiga ta'siri: l.h.s. - Dvigatel A, r.h.s. - Dvigatel B.

Fig.12 90oC da neft viskozitesi darajasining dvigatel ishqalanishga ta'siri: l.h.s. - Dvigatel A, r.h.s. - Dvigatel B.

Fig.13 Molibden friksion o'zgartirgichning dvigatel friksiyasiga ta'siri: l.h.s. - Dvigatel A, r.h.s. - Dvigatel B.

Turli kelishmovchilik o'zgartirgichlari bo'sh sirt joylari uchun bir-biri bilan raqobatlashishi mumkinligini tushunish muhimdir. Bundan tashqari, ular krankcase moylash formulalarida har doim mavjud bo'lgan yana bir muhim qo'shimchalar sinfi bilan raqobatlashishi mumkin - deterjenler [22]. Natijada, aynan bir xil viskometrik xususiyatlarga ega boʻlgan ikki xil neft formulasi hali ham turli yoqilgʻi iqtisodiyotiga ega boʻlishi mumkin, garchi oʻzgarishlar hech qachon 1 foizdan oshmaydi.

Glid kuchlanishlar

Hybrid powertrains haqida foydali ma'nolar neft formulatorlari uchun yangi qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi: ICE dvigateli avtomobilni ishlatish paytida doimiy ravishda ishdan chiqmaganligi sababli, u ishlashning mo''tadilligiga erisha olmasligi mumkin. Bu elektr tsilindr devorlarida suvning kondensatsiyalanishi uchun sharoit yaratadi, undan keyin krankkada suv to'planadi. OFMlar sirt faol bo'lganligi sababli, ular suvni yalqovlashtirishga va krankcazadan haydab chiqarishga yordam beradi. Powertrain nazorati elektronikasi neftni isitish va ortiqcha suvni bug'lantirish uchun ICE ni vaqti-vaqti bilan jalb qilishi kerak.

OFMlarning gibrid avtomobillar uchun motor moylari uchun nima uchun bu qadar muhim ekanligining yana bir muhim jihati qo'shimcha yoqilg'i tejashdir. Gibridlar past va ultra ultra yopishqoqligi moylash vositalaridan foydalanishga moyil: 0W-20 dan (Volvo, Mercedes) 0W-8 (Honda) gacha. Neft yopishqoqligi yuqori tezlikda-past yuk chegarasi yoqilg'i iqtisodiyotiga dominant ta'sir ko'rsatadi. Biroq, bu operatsion rejim haqiqiy hayotda nisbatan ahamiyatsizdir. Qolaversa, OFMlar dvigatel shirin joyiga yaqinroq yotadigan va amaliy nuqtai nazardan eng qiziqarli bo'lgan past tezlik yuqori yuk chegarasida yoqilg'i-energetika iqtisodiyotini yaxshilashga yordam beradi. Bundan tashqari, OFMlar egzozni nazorat qilish uskunalari uchun zararli bo'lishi mumkin bo'lgan noorganik ishqalanishni o'zgartiruvchilarga bog'liqlikni minimallashtirishga yordam beradi. Fig. 14 organik ishqalanish o'zgartirgichlari MoDTC bilan ishqalanishni kamaytirish effekti bo'yicha muvaffaqiyatli raqobatlasha olishini ko'rsatadi.

Fig.14 MTM sinov ma'lumotlari PAO baza moyida MoDTC bilan ikkita tijorat organik ishqalanish o'zgartirgichini solishtirganda. Quyidagi test ko'rsatkichlari qo'llanildi: SRR 50%, yuklama 36N, harorat 100oC.

Last lekin eng kami: polimerik OFMlar ko'pincha ultralov yopishqoqligi moylash vositalarida (0W-8 va 0W-12 darajalarda) ishlatiladigan yog 'eriydigan poliester (OSP) va ester baza moylari bilan birgalikda yaxshi ishlaydi, holbuki, molibden qo'shimchalari bu holatda kamroq samarali bo'ladi.

Yaponiyada SAE 0W-20 neftiga ko'chib o'tish 1980 yil atrofida boshlangan va birinchi SAE 0W-16 mahsulot kabi (o'sha paytda sub SAE 20 viskozite baholari uchun J300 belgilashlari yo'q edi) 2010 yilda taqdim etilgan. Bugungi kunda Honda va Toyota SAE 0W-20 orqali yoqilg'i-energetika iqtisodiyotini o'rtacha 3-4% yaxshilaydigan SAE 0W-8 texnologiyasini faol ravishda targ'ib qilmoqdalar. Yangi JASO Yoqilg'i iqtisodiyoti sinovi ishlab chiqilgan va ehtimol kelajakda ILSAC GF-7 spetsifikatsiyasida mavjud Ketma-ketlik VIF o'rnini bosadi. JASO M364: 2019 deb nomlanuvchi yangi standartni ishlab chiqish va neft spetsifikatsiyasi - JASO GLV-1 - 2019 yilda yakunlandi [23]. yoqilg'i iqtisodiyoti test uchun, yoki otash Toyota 2ZR-FXE 1.8L dvigatel yoki motorli Nissan MR20DD 2.0L dvigatel foydalanish mumkin. Yangi JASO GLV-1 spetsifikatsiyasi uchun taklif etilayotgan yoqilg'i-energetika limitlari SAE 0W-16 ma'lumotli neftga qaraganda 1,1% (o'q otish) va >2,0% (motorli) >. ILSAC GF-7 2025 dan oldin kelishi mumkin emas - agar u umuman kelsa, ILSAC GF-6 toifasidagi barcha to'siqlar, kechikishlar, taqiqlovchi xarajatlar va cheklangan foydani hisobga olgan holda.

Konklyuding gaplar

Motor moyi past friksion kuchlanishlar rivojlanishida muhim element hisoblanadi. Past yopishqoqligi motorli yog'iga o'tish ichki yonish dvigatellarida ishqalanish yo'qotishlarini kamaytirishning samarali usuli hisoblanadi. Biroq, kam yopishqoqligi neft krankcase moylash formülasyonlarda ishqalanish modifikatori va antiwear hissa joylashtirish zarur kiyish himoya put put moyil. Birgalikda sintetik baza moylari keng qabul qilish bilan, ishqalanish o'zgartiruvchilar kelajakda tobora muhim rol kutilmoqda.

Qiziqishlar nomuvofikati

Mualliflar tadqiqot manfaatlar to'qnashuvi ehtimoli sifatida ko'rib chiqilishi mumkin bo'lgan tijorat yoki moliyaviy munosabatlar yo'qligida o'tkazilganligini e'lon qiladilar.

Muallifning hissalari

Boris Zhmud umumiy maqola g'oyasi va tadqiqot ma'lumotlari ortida turadi. Artur Coen va Karima Zitouni turli xil friksion o'zgartirgichlardan foydalanish to'g'risidagi bo'limga o'z hissalarini qo'shdilar.

Robert Ian Teylorga motorli dvigatel ishqalanish sinovlari bo'yicha ilhomlantiruvchi muhokama va sharhlar uchun minnatdorchilik bildiriladi. Piter Klejwegt ogʻir xizmat dasturlari uchun yoqilgʻi-energetika dvigateli yogʻi bilan oʻz tajribasini baham koʻrgani uchun minnatdorchilik bildiriladi.

Referens

1. K. Holmberg, P. Andersson, A. Erdemir. Yo'lovchi avtomobillaridagi kelishmovchilik tufayli global energiya iste'moli. Tribology International, 47 (2012) 221.
2. B. Zhmud, Avtomobil ilovalar uchun energiya tejamkor moylash va qoplamalar rivojlantirish, Tribology va soqol texnologiyasi 67 (9) (2011) 42.
3. B. Zhmud, yoqilg'i iqtisodiyotini yaxshilash uchun ta'qib qilish: Dvigatel ishqalanishini kamaytirish har gal kilometrlarni maksimal darajada oshirishga yordam beradi, The Vehicle Component 5 (2012) 18.
4. R.I. Teylor, N. Morgan, R. Mainwaring, T. Davenport, Dvigatelda qancha aralash/chegaraviy kelishmovchilik bor - va u qayerda? Proc IMechE qismi J: J. Injenerlik tribologiyasi 234 (2020) 1563.
5. B. Zhmud, Dvigatel tribologiyasi: laboratoriyadan dalaga tikanli yo'l, Lube 154 (2019) 20.
6. R.I. Teylor, R.C. Coy, moylash dizayni bilan yoqilg'i samaradorligini oshirish: Ko'rib chiqish, Proc. Inst. Mech. Eng. 214 (1999) 1.
7. B. Tatievski, B. Zhmud, "Yoqilg'i iqtisodiyoti dvigatel moylari: Ilmiy asos va tortishuvlar", prok. 20-xalqaro kollokvium tribologiyasi, Shtutgart, Germaniya, 2016 yil 12-14 yanvar.
8. D.E. Sander, H. Allmaier, C. Knauder, F. Strömstedt, kelajakda ultra-past yopishqoqligi motor moylari bilan ishqalanishni kamaytirish salohiyati va xavflar. MTZ Worldwide 79 (2018) 21.
9. P. Kleijwegt, R. ter Rele, M. Sabater Ferret, R. van den Bulk, "Global og'ir dvigatel moyi xususiyatlari va ularning hozirgi va keyingi avlod moylash vositalariga ta'siri" Benelux Smeermiddelen Congres, Retie, Belgiya, 26 Sep 2019.
10. G. Lechner, A. Knafl, D. Assanis, S. Tseregounis, M. McMillan, S. Tung, P. Mulawa, E. Bardasz, S. Cowling, Dvigatel moyi yorug'lik-burchining ishqalanish va emissiyasiga ta'siri, 2.2L to'g'ridan-to'g'ri in'ektsiya dizel dvigateli, 1-qism - Dvigatel sinov natijalari. SAE Texnika qog'ozlar 2002-01-2681.
11. S. Tung, M. McMillan, G. Hong, E. Bardasz, Dvigatel ishqalanish va aşınma haqida to'g'ridan-to'g'ri inyeksiya dizel motor komponentlari yordamida ta'sir, 2-qism: Tribologiya kursi test natijalari va sirt tahlillari. SAE Texnik hujjatlari 2004-01-2005.
12. B. Zhmud, E. Tomanik, "Piston/bore tribologiyasini optimallashtirish: sirt xususiyatlari, halqa to'plami va moylash o'rni." Xalqaro kollokvium tribologiyasi, Esslingen, Germaniya, 28-30 yanvar, 2020 yil.
13. B. Zhmud, B. Tatievskiy,"ILSAC GF-6 ga tayyorgarlik ko'rish: Yoqilg'i-energetika iqtisodiyotini yanada rivojlantirish uchun to'liq sintetik motor moylarining afzalliklari." Jahon Tribologiya Kongressi, Pekin, Xitoy, Sep. 17-22, 2017.
14. B. Zhmud, "Krankcase moylash vositalarining hozirgi yutuqlari". Evropa bazasi yog'i &lubricants sammiti, Rotterdam, Gollandiya, Nov. 20-21, 2019.
15. H. Nayzalar, Friksion modifikatori qo'shimchalari, qabila. Lett. 60 (2015) 5.
16. B. Zhmud, M. Roegiers, Yangi baza moylari o'liklik va jozibadorlik uchun qiyinchilik tug'diradi, Tribologiya va soqol texnologiyasi 65 (7) (2009) 34.
17. M. Yog 'va yog'li yog'li qo'shimchalar sifatida ionlashtirilgan o'simlik moylarining urug'lanishi, roegiers, B. Zhmud, Tribologik ishlashi Yog 'va yoqilg'i moylari, Moylash fanlari 21 (2009) 169.
18. M.C. Sautbi, H. Gao, C. Chen, C.A. Chin, B.L. Parke, moylash kompozitsiyasi, WO Patent 2015193395, 23 Dek.
19. S. Li, R. Zhang, Y. Jin, Y. Vang, S. Tung, yog'li piston halqa / tsilindr yilda sintetik dvigatel yog'i Tribocarbonisation suzuvchi aloqa va uning ishqalanish va aşınma bilan bog'liqligini ko'tarib. Sintetik moylash jurnali 20 (2003) 203.
20. B. Zhmud, M®. Abdel Vahab (Ed.): FFW 2018, LNME, pp. 671–681, 2019.
21. S. Ashworth, K. Mistry, A. Morina, A. Nevill, DLC qoplangan vana poezd izdoshining tribologik parametrlarini va tribokimyosini baholash uchun yagona kamerali tribometer. Tribologiya - Materiallar, yuzalar & Qurilmalar, 6 (2012) 31.
22. S. Li, R. Zhang, Y. Jin, Y. Vang, S. Tung, yog'langan sindirish sharoitida piston halqa / tsilindr liner komponentlari bilan tanqidiy qo'shimchalarning raqobat sirt o'zaro ta'sir. Tribologiya operatsiyalari 46 (2003) 200.
23. S. Yoshida, K. Yamamori, S. Xirano, T. Sagawa va boshq., JASO GLV-1 kelgusi avlodning rivojlanishi past viskoziteli avtomobil benzinli dvigatel moylari spetsifikatsiyasi. SAE Texnik qogʻoz 2020-01-1426