Teor de cinzas de óleo
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Teor de cinzas de óleo caracterizado por dois conceitos: teor de cinzas de óleo básico e teor de cinzas de sulfato. Em suma, o teor usual de cinzas indica quão bem a base base foi limpa, sobre a qual o óleo final será feito no futuro (ou seja, a presença de vários sais e impurezas não combustíveis, incluindo metálicas). Quanto ao teor de cinzas de sulfato, caracteriza o óleo acabado, que contém uma certa quantidade de aditivos, e indica precisamente sua quantidade e composição (ou seja, a presença de sódio, potássio, fósforo, enxofre e outros elementos nele).
Se o teor de cinzas de sulfato for alto, isso levará à formação de uma camada abrasiva nas paredes do motor de combustão interna e, consequentemente, ao rápido desgaste do motor, ou seja, à diminuição de seu recurso. O baixo teor de cinzas convencionais garante que o sistema de pós-tratamento de exaustão seja protegido contra contaminação. Em geral, os indicadores de conteúdo de cinzas são um conceito bastante complicado, mas interessante, por isso tentaremos colocar tudo em ordem.
O que é conteúdo de cinzas e o que isso afeta
O teor de cinzas é um indicador da quantidade de impurezas não combustíveis. Em qualquer motor de combustão interna, uma certa quantidade de óleo enchido vai "para o lixo", ou seja, evapora em alta temperatura quando entra nos cilindros. Como resultado, produtos de combustão, ou simplesmente cinzas, contendo vários elementos químicos, se formam em suas paredes. E é pela composição das cinzas e sua quantidade que se pode julgar o notório teor de cinzas do óleo. este indicador afeta a capacidade de formação de depósitos de carbono nas peças do motor de combustão interna, bem como o desempenho dos filtros de partículas (afinal, a fuligem à prova de fogo obstrui os favos de mel). Portanto, não pode exceder 2%. Uma vez que existem dois teores de cinzas, vamos considerá-los por sua vez.
Teor de cinzas de óleo básico
Vamos começar com o conceito de conteúdo de cinza comum, como um mais simples. De acordo com a definição oficial, o teor de cinzas é uma medida da quantidade de impurezas inorgânicas remanescentes da combustão de uma amostra de óleo, expressa em porcentagem da massa do óleo testado. Este conceito é normalmente utilizado para caracterizar óleos sem aditivos (incluindo óleos base), bem como diversos fluidos lubrificantes que não são utilizados em motores de combustão interna ou na tecnologia de máquinas em geral. geralmente, o valor do teor total de cinzas está na faixa de 0,002% a 0,4%. Assim, quanto menor este indicador, mais limpo é o óleo testado.
O que influencia o conteúdo de cinzas? O teor normal (ou básico) de cinzas afeta a qualidade da purificação do óleo, que também não contém aditivos. E como atualmente estão presentes em quase todos os óleos de motor usados, o conceito de teor de cinzas comuns não é amplamente utilizado, mas o conceito de teor de cinzas de sulfato é usado em sentido amplo. vamos seguir em frente.
Cinza sulfatada
Impurezas no óleo
Assim, o teor de cinzas de sulfato (outro nome para o nível ou indicador de escórias de sulfato) é um indicador para determinar aditivos que incluem compostos metálicos orgânicos (ou seja, seus sais constituintes de zinco, potássio, magnésio, cálcio, bário, sódio e outros elementos ) . Quando o óleo com esses aditivos é queimado, as cinzas são formadas. Naturalmente, quanto mais deles houver no óleo, mais cinzas haverá. Ele, por sua vez, se mistura com depósitos resinosos no motor de combustão interna (isso é especialmente verdadeiro se o motor de combustão interna for antigo e / ou o óleo não for trocado por um longo tempo), resultando em um abrasivo camada é formada em peças de fricção. Durante a operação, eles arranham e desgastam a superfície, reduzindo assim o recurso do motor de combustão interna.
O teor de cinzas sulfatadas também é expresso em porcentagem do peso do óleo. No entanto, para determiná-lo, é necessário realizar um procedimento especial com queima e calcinação da massa de teste. E a porcentagem é retirada do saldo sólido. Ao mesmo tempo, o ácido sulfúrico é usado no trabalho para isolar os sulfatos da massa. É daí que vem o nome cinza de sulfato.. Consideraremos o algoritmo exato para realizar medições de acordo com GOST abaixo.
Efeito do teor de cinzas de sulfato
Agora vamos para a questão de o que a cinza de sulfato afeta. Mas antes disso, deve-se esclarecer que seu conceito está diretamente relacionado ao conceito do número base do óleo do motor. Este valor permite definir a quantidade de depósitos de carbono na câmara de combustão. Normalmente, o óleo chega através dos anéis do pistão, fluindo pelas paredes dos cilindros. A quantidade da referida cinza afeta diretamente o funcionamento do sistema de ignição, bem como a partida do motor de combustão interna na estação fria.
A dependência do número base no tempo
Assim, o teor de cinzas de sulfato é diretamente proporcional ao valor inicial do número base de óleo também não utilizado (ou apenas preenchido). Ao mesmo tempo, deve-se entender que o número base não é um indicador absoluto da capacidade neutralizante de um fluido lubrificante e, com o tempo, cai. Isto é devido à presença de enxofre e outros componentes nocivos no combustível. E quanto mais pobre o combustível (quanto mais enxofre nele), mais rápido o número de base cai.
Observe que o teor de cinzas de sulfato afeta diretamente o ponto de fulgor do óleo do motor, ou seja, com o tempo, à medida que os aditivos em sua composição se queimam, o valor da temperatura mencionada diminui. Também reduz o desempenho do próprio óleo, não importa quão alta seja a qualidade.
O uso de óleos com baixo teor de cinzas tem "dois lados da moeda". Por um lado, a sua utilização justifica-se, uma vez que tais compostos são concebidos para evitar a poluição rápida dos sistemas de escape (nomeadamente, equipados com catalisadores, filtros de partículas, sistemas EGR). Por outro lado, os óleos com baixo teor de cinzas não fornecem (reduzem) o nível de proteção necessário para as peças do motor de combustão interna. E aqui, ao escolher um óleo, você precisa escolher a “média dourada” e ser guiado pelas recomendações do fabricante do carro. Ou seja, veja o valor do teor de cinzas e do número alcalino!
O papel do enxofre na formação de cinzas
Observe que o teor normal de cinzas dos óleos de motor não tem nada a ver com o nível de enxofre neles. Ou seja, óleos com baixo teor de cinzas não serão necessariamente com baixo teor de enxofre, e essa questão precisa ser esclarecida separadamente. Vale acrescentar que o teor de cinzas de sulfato também afeta a poluição e o funcionamento do filtro de partículas (possibilidade de regeneração). O fósforo, por outro lado, desativa gradualmente o catalisador de pós-combustão de monóxido de carbono, bem como hidrocarbonetos não queimados.
Quanto ao enxofre, ele interrompe a operação do neutralizador de óxido de nitrogênio. Infelizmente, a qualidade do combustível na Europa e no espaço pós-soviético é muito diferente, não a nosso favor. ou seja, há muito enxofre em nosso combustível, o que é muito prejudicial para os motores de combustão interna porque, quando misturado com água em altas temperaturas, forma ácidos nocivos (principalmente sulfúrico), que corroem as peças do motor de combustão interna. Portanto, é melhor para o mercado russo escolher um óleo com um número base alto. E como mencionado acima, em óleos onde há um alto número alcalino, há um alto teor de cinzas. Ao mesmo tempo, deve-se entender que não existe óleo universal e deve ser selecionado de acordo com o combustível usado e as características do motor de combustão interna. Antes de tudo, você precisa seguir as recomendações do fabricante do carro (ou seja, seu motor de combustão interna).
Qual é o requisito para o teor de cinzas do óleo
Cinzas de queima de óleo
O baixo teor de cinzas dos óleos modernos é ditado pelos requisitos ambientais Euro-4, Euro-5 (obsoleto) e Euro-6, que são válidos na Europa. De acordo com eles, os óleos modernos não devem entupir muito os filtros de partículas e os catalisadores do carro e liberar um mínimo de substâncias nocivas no meio ambiente. eles também são projetados para minimizar os depósitos de fuligem nas válvulas e cilindros. No entanto, na realidade, esta abordagem reduz drasticamente o recurso dos modernos motores de combustão interna, mas também é benéfico para os fabricantes de automóveis, pois leva diretamente a substituição frequente de um carro por proprietários de carros na Europa (demanda do consumidor).
Quanto aos motoristas domésticos (embora isso se aplique mais ao combustível doméstico), na maioria dos casos, os óleos com baixo teor de cinzas afetarão adversamente os revestimentos, os dedos e também contribuirão para arranhar as saias do motor de combustão interna. No entanto, com um baixo teor de cinzas de óleos, a quantidade de depósitos nos anéis do pistão será menor.
Curiosamente, o nível de teor de cinzas de sulfato nos óleos americanos (padrões) é menor do que nos europeus. Isso se deve ao uso de óleos básicos de alta qualidade pertencentes ao grupo 3 e / ou 4 (feitos com base em polialfaolefinas ou usando tecnologia de hidrocraqueamento).
Células catalisadoras entupidas com fuligem
Algumas palavras sobre os motores de combustão interna dos novos modelos, nos quais os blocos de cilindros são feitos de alumínio com um revestimento adicional (muitos carros modernos da empresa VAG e alguns “japoneses”). Na Internet, eles escrevem muito sobre o fato de que esses motores têm medo de enxofre, e isso é verdade. No entanto, no óleo do motor, a quantidade desse elemento é muito menor do que no combustível. Portanto, em primeiro lugar, é recomendável usar gasolina padrão Euro-4 e superiore também usar óleos com baixo teor de enxofre. Mas lembre-se de que o óleo com baixo teor de enxofre nem sempre é um óleo com baixo teor de cinzas! Portanto, verifique sempre o teor de cinzas em uma documentação separada que descreva as características típicas de um óleo de motor específico.
Produção de óleos com baixo teor de cinzas
a necessidade de fabricação de óleos com baixo teor de cinzas surgiu em grande parte devido a exigências ambientais (as notórias normas Euro-x). Na fabricação de óleos de motor, eles contêm (em diferentes quantidades, dependendo de muitas coisas) enxofre, fósforo e cinzas (torna-se sulfato depois). Assim, o uso dos seguintes compostos químicos leva ao aparecimento dos elementos mencionados na composição dos óleos:
- dialquilditiofosfato de zinco (o chamado aditivo multifuncional com propriedades antioxidantes, antidesgaste e de extrema pressão);
- sulfonato de cálcio é um detergente, ou seja, um aditivo detergente.
Com base nisso, os fabricantes encontraram várias soluções para reduzir o teor de cinzas dos óleos. Assim, o seguinte está atualmente em uso:
- a introdução de aditivos detergentes não no óleo, mas no combustível;
- uso de antioxidantes de alta temperatura sem cinzas;
- o uso de dialquilditiofosfatos sem cinzas;
- o uso de sulfonatos de magnésio com baixo teor de cinzas (embora em quantidades limitadas, pois isso também contribui para a formação de depósitos no motor de combustão interna), bem como aditivos detergentes alquilfenois;
- a utilização de componentes sintéticos na composição dos óleos (por exemplo, ésteres e aditivos espessantes resistentes à degradação, necessários para assegurar as características viscosidade-temperatura desejadas e baixa volatilidade, nomeadamente óleos base de 4 ou 5 grupos).
As modernas tecnologias químicas permitem obter facilmente óleo com qualquer teor de cinzas. Você só precisa escolher a composição mais adequada para um determinado carro.
Padrões de nível de cinzas
A próxima questão importante é determinar padrões de conteúdo de cinzas. Vale ressaltar que eles dependerão não apenas do tipo de motor de combustão interna (para motores de combustão interna a gasolina, diesel, bem como motores de combustão interna com equipamento de balão de gás (GBO), esses indicadores serão diferentes), mas também sobre as normas ambientais vigentes (Euro-4, Euro-5 e Euro-6). Na maioria dos óleos básicos (ou seja, antes da introdução de aditivos especiais em sua composição), o teor de cinzas é insignificante e é de aproximadamente 0,005%. E após a adição de aditivos, ou seja, a fabricação de óleo de motor pronto, esse valor pode chegar aos 2% que o GOST permite.
Os padrões de teor de cinzas para óleos de motor são claramente declarados nos padrões da Associação Europeia de Fabricantes de Automóveis ACEA, e desvios deles são inaceitáveis, portanto, todos os fabricantes de óleos de motor modernos (licenciados) são sempre guiados por esses documentos. Apresentamos os dados na forma de uma tabela para o padrão ambiental Euro-5 atualmente difundido, que combina os valores de aditivos químicos e padrões individuais existentes.
| Requisitos da API | SL | SM | SN-RC/ILSAC GF-5 | CJ-4 |
|---|---|---|---|---|
| O teor de fósforo,% | 0,1 max | 0,06-0,08 | 0,06-0,08 | 0,12 max |
| Teor de enxofre, % | - | 0,5-0,7 | 0,5-0,6 | 0,4 max |
| Cinzas sulfatadas, % | - | - | - | 1 max |
| Requisitos ACEA para motores a gasolina | C1-10 | C2-10 | C3-10 | C4-10 |
| - | Low SAPS | MidSAPS | MidSAPS | Low SAPS |
| O teor de fósforo,% | 0,05 max | 0,09 max | 0,07-0,09 máx. | 0,09 max |
| Teor de enxofre, % | 0,2 max | 0,3 max | 0,3 max | 0,2 max |
| Cinzas sulfatadas, % | 0,5 max | 0,8 max | 0,8 max | 0,5 max |
| Número base, mg KOH/g | - | - | 6 minutos | 6 minutos |
| Requisitos ACEA para motores diesel comerciais | E4-08 | E6-08 | E7-08 | E9-08 |
| O teor de fósforo,% | - | 0,08 max | - | 0,12 max |
| Teor de enxofre, % | - | 0,3 max | - | 0,4 max |
| Cinzas sulfatadas, % | 2 max | 1 max | 1 max | 2 max |
| Número base, mg KOH/g | 12 minutos | 7 minutos | 9 minutos | 7 minutos |
Como pode ser visto na tabela acima, é difícil julgar o conteúdo de cinzas de acordo com o padrão API americano, e isso se deve ao fato de que o conteúdo de cinzas não é tão escrupuloso no Novo Mundo. ou seja, eles simplesmente indicam quais óleos estão em latas - cinzas cheias e médias (MidSAPS). Como tal, eles não têm baixo teor de cinzas. Portanto, ao escolher um ou outro óleo, você precisa se concentrar principalmente na marcação ACEA.
Por exemplo, com base nas informações fornecidas de acordo com o padrão Euro-5, válido e relevante em 2018 no território da Federação Russa, para um carro a gasolina moderno, é permitido preencher óleo C3 de acordo com a ACEA (geralmente SN de acordo com API) - o teor de cinzas de sulfato não é superior a 0,8% (cinzas médias). Se falamos de motores diesel operando em condições difíceis, por exemplo, o padrão ACEA E4 não permite exceder 2% do teor de cinzas sulfatadas no combustível.
Requisitos de conteúdo de cinzas para veículos GLP
Quanto aos carros com equipamento de cilindro de gás, é melhor que usem óleos com baixo teor de cinzas. Isso se deve à composição química da gasolina e do gás (não importa metano, propano ou butano). Existem mais partículas sólidas e elementos nocivos na gasolina e, para não estragar todo o sistema, devem ser usados óleos especiais com baixo teor de cinzas. Os fabricantes de lubrificantes oferecem especificamente aos consumidores os chamados óleos “gas” projetados para o ICE correspondente.
No entanto, sua desvantagem significativa é o alto custo e, para economizar dinheiro, você pode simplesmente observar as características e tolerâncias dos óleos "gasolina" comuns e escolher a composição apropriada com baixo teor de cinzas. E lembre-se de que você precisa trocar esses óleos de acordo com os regulamentos especificados, apesar de a transparência da mineração ser muito maior do que a dos óleos tradicionais!
Método para determinar o teor de cinzas
Mas como é determinado o teor de cinzas do óleo do motor e como entender com que teor de cinzas o óleo no recipiente? É mais fácil para o consumidor determinar o teor de cinzas do óleo do motor simplesmente pelas designações no rótulo do recipiente. Neles, o teor de cinzas geralmente é indicado de acordo com a norma ACEA (norma europeia para fabricantes de automóveis). De acordo com ele, todos os óleos atualmente vendidos são divididos em:
- cinzas cheias. Eles têm um pacote completo de aditivos. Em inglês, eles têm a designação - Full SAPS. De acordo com o padrão ACEA, eles são designados pelas seguintes letras - A1 / B1, A3 / B3, A3 / B4, A5 / B5. As impurezas de cinzas aqui são cerca de 1 ... 1,1% da massa total do fluido lubrificante.
- cinza médio. Possuem um pacote reduzido de aditivos. Referido como Middle SAPS ou Mid SAPS. De acordo com a ACEA eles são designados C2, C3. Da mesma forma, em óleos de cinzas médias, a massa de cinzas será de cerca de 0,6 ... 0,9%.
- Baixo teor de cinzas. O teor mínimo de aditivos contendo metais. Baixo SAPS designado. De acordo com a ACEA eles são designados C1, C4. Para baixo teor de cinzas, o valor correspondente será inferior a 0,5%.
Observe que, em alguns casos, os óleos com designações ACEA de C1 a C5 são combinados em um grupo chamado “baixo teor de cinzas”. ou seja, tais informações podem ser encontradas na Wikipedia. No entanto, isso não é totalmente correto, uma vez que tal abordagem simplesmente indica que todos esses lubrificantes são compatíveis com conversores catalíticos e nada mais! De fato, a gradação correta de óleos por teor de cinzas é fornecida acima.
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Padrões de cinzas
Testando diferentes amostras de óleo
Existe um padrão interestadual russo GOST 12417-94 “Produtos petrolíferos. Método para determinação de cinzas de sulfato, segundo o qual qualquer pessoa pode medir o teor de cinzas de sulfato do óleo que está sendo testado, pois isso não requer equipamentos e reagentes complexos. Existem também outras normas, incluindo internacionais, para determinar o teor de cinzas, a saber, ISO 3987-80, ISO 6245, ASTM D482, DIN 51 575.
Em primeiro lugar, deve-se destacar que o GOST 12417-94 define o teor de cinzas de sulfato como um resíduo após a carbonização de uma amostra, tratada com ácido sulfúrico e calcinada a peso constante. A essência do método de verificação é bastante simples. Em seu primeiro estágio, uma certa massa do óleo testado é retirada e queimada a um resíduo carbonáceo. então você precisa esperar o resíduo resultante esfriar e tratá-lo com ácido sulfúrico concentrado. inflamar ainda mais a uma temperatura de +775 graus Celsius (um desvio de 25 graus em uma direção e a outra é permitido) até que o carbono seja completamente oxidado. A cinza resultante é dada algum tempo para esfriar. Depois disso, é tratado com ácido sulfúrico diluído (em volumes iguais com água) e calcinado na mesma temperatura até que seu valor de massa se torne constante.
Sob a influência do ácido sulfúrico, a cinza resultante será o sulfato, de onde, de fato, veio sua definição. depois compare a massa das cinzas resultantes e a massa inicial do óleo testado (a massa das cinzas é dividida pela massa do óleo queimado). A razão de massa é expressa em porcentagem (ou seja, o quociente resultante é multiplicado por 100). Este será o valor desejado do teor de cinzas de sulfato.
Quanto ao teor de cinzas usual (básico), também existe um padrão estadual GOST 1461-75 chamado “Petróleo e derivados. Método para determinar o teor de cinzas”, de acordo com o qual o óleo de teste é verificado quanto à presença de várias impurezas nocivas nele. Por envolver procedimentos complexos, e mais ainda para diversas aplicações, não apresentaremos sua essência neste material. Se desejar, este GOST pode ser facilmente encontrado na Internet.
Há também um GOST 12337-84 russo "Óleos de motor para motores a diesel" (última edição de 21.05.2018/XNUMX/XNUMX). Ele explica claramente os valores de vários parâmetros para óleos de motor, incluindo os domésticos usados em ICEs a diesel de várias capacidades. Indica os valores permitidos de vários componentes químicos, incluindo a quantidade de depósitos de fuligem permitidos.
