Bilim.techО проекте

Химический словарь техника

Что такое ZDDP, TBN, хемосорбция, силан и CFPP простыми словами? 79 терминов из тем про масла, смазку, шины, топливо, выхлоп и охлаждение: формула, смысл и ссылки туда, где это разобрано.

01 Что это такое

За каждым словом из паспорта масла, шины или топлива стоит молекула. Здесь эти слова собраны вместе.

В инженерных темах сайта то и дело встречаются ZDDP, TBN, сульфатная зольность, силан, CFPP, мочевина. Там они нужны, чтобы выбрать масло или понять, почему забился фильтр. А здесь коротко сказано, что это за вещество или явление, как оно устроено и какая реакция за ним стоит.

В словаре 79 терминов в девяти группах. Найди слово поиском или открой группу. У каждого термина есть формула или схема, связанные термины и ссылки: в тему химии, где это разобрано подробно, и в инженерную тему, где это встречается в работе.

Девять групп и где они живут в машине. Нажми на группу, и словарь покажет только ее.
Х
Химия. Ссылка на тему химии, где вещество или реакция разобраны с опытом и формулами.
Т
Техника. Ссылка на инженерную тему, где термин встречается при выборе масла, топлива, шины или жидкости.
#
Якорь. У каждого термина свой адрес, например /chemistry/glossary/#zddp. Кнопка # копирует его, чтобы сослаться на термин.
02 Словарь

79 терминов от базового масла до накипи

Показаны все 79 терминов

Базовые маслаоснова любого масла: двигатель, гидросистема, редуктор

Базовое масло

#

base oil

Основа смазочного масла: 70–90 % его объема. Это смесь углеводородов (или синтетических молекул) с 20–50 атомами углерода. База дает вязкость и пленку, все остальное делают присадки.

масло = база 70–90 % + пакет присадок 10–30 %

См. такжеГруппы базовых масел APIПакет присадок

Группы базовых масел API

#

API Group I–V

Деление баз по сере, доле насыщенных молекул и индексу вязкости. I: очистка растворителями, серы больше 0,03 %. II и III: гидропереработка, серы меньше 0,03 %, у III индекс вязкости от 120. IV это ПАО, V все остальное, например эстеры.

I → II → III (нефть) · IV ПАО · V эстеры и др.

См. такжеГидрокрекингПАО, полиальфаолефиныЭстер, сложный эфир

Парафины, нафтены, ароматика

#

классы углеводородов

Три вида молекул нефтяной базы. Парафины (цепочки) дают высокий индекс вязкости, но длинные прямые из них густеют воском на морозе. Нафтены (насыщенные кольца) хорошо текут на холоде. Ароматические кольца легче окисляются и хуже держат вязкость, поэтому их из базы вымывают.

парафин CₙH₂ₙ₊₂ · нафтен CₙH₂ₙ · бензольное кольцо C₆H₆

См. такжен-ПарафиныИндекс вязкости

Гидрокрекинг

#

hydrocracking

Переработка тяжелой фракции водородом при 350–450 °C, высоком давлении и на катализаторе. Сера уходит в H₂S, ароматические кольца насыщаются, длинные цепи рвутся и перестраиваются в разветвленные (гидроизомеризация). Так получают базы групп II и III.

R–S–R′ + 2H₂ → R–H + R′–H + H₂S

См. такжеГруппы базовых масел APIПарафины, нафтены, ароматика

ПАО, полиальфаолефины

#

PAO

Синтетическая база, собранная из одинаковых коротких молекул децена-1. Три молекулы сшивают в разветвленную C₃₀, двойную связь насыщают водородом. Нет серы, колец и воска, поэтому масло течет при −50 °C и мало испаряется.

3 C₁₀H₂₀ → C₃₀H₆₀; C₃₀H₆₀ + H₂ → C₃₀H₆₂

См. такжеГруппы базовых масел APIИндекс вязкости

Эстер, сложный эфир

#

ester

Синтетическая база из кислоты и спирта, база группы V. Молекула полярная: хорошо растворяет присадки и продукты старения, липнет к металлу, быстро разлагается в природе. Слабое место: с водой эстер медленно распадается обратно (гидролиз).

R–COOH + R′–OH ⇄ R–COO–R′ + H₂O

См. такжеГидролиз эстераFAME, биодизель

Вязкость

#

ν, мм²/с; η, мПа·с

Внутреннее трение жидкости: насколько она сопротивляется течению. Чем длиннее и запутаннее молекулы, тем выше вязкость. Кинематическую ν меряют при 40 и 100 °C, а динамическая η = ν·ρ.

η = ν · ρ

См. такжеИндекс вязкостиЗагущающая присадка

Индекс вязкости

#

ИВ, VI

Насколько слабо вязкость меняется с температурой. Минеральное масло около 100, ПАО и гидрокрекинг группы III 120–140, всесезонное с полимерной присадкой 150–180. Прямые цепи дают высокий индекс, кольца низкий.

ИВ ↑ → масло меньше густеет на морозе и меньше жиже горячим

См. такжеВязкостьЗагущающая присадка

Присадки10–30 % масла, которые делают из базы рабочую жидкость

Пакет присадок

#

additive package

Готовая смесь присадок, которую растворяют в базе. Для двигателя, гидросистемы и редуктора пакеты разные, и одна присадка может мешать другой. Присадки расходуются в работе, поэтому масло стареет раньше, чем изнашивается база.

См. такжеZDDP, дитиофосфат цинкаДетергент, моющая присадкаДисперсантАнтиокислитель

ПАВ, полярная голова и хвост

#

surfactant

Молекула с двумя концами. Полярная «голова» липнет к металлу, саже или воде, длинный углеводородный «хвост» растворен в масле или топливе. Так устроены почти все присадки: моющие, дисперсанты, противоизносные, ингибиторы коррозии.

[полярная голова]–CH₂–CH₂–…–CH₃ (хвост)

См. такжеДетергент, моющая присадкаДисперсантХемосорбцияМыло

ZDDP, дитиофосфат цинка

#

zinc dialkyldithiophosphate

Главная противоизносная присадка, ей больше 80 лет. В горячих точках контакта распадается и строит на стали стекловидную пленку из фосфатов цинка и железа толщиной 50–150 нм. Заодно гасит гидропероксиды, то есть работает и антиокислителем. Фосфор и цинк из нее дают золу и отравляют катализаторы.

Zn[S₂P(OR)₂]₂

См. такжеТрибопленкаАнтиокислительОтравление катализатора

Детергент, моющая присадка

#

detergent

Соли кальция или магния (сульфонаты, фенаты, салицилаты) с запасом мела внутри: «сверхщелочные». Мицелла держит частицы и не дает лаку прилипать к поршню, а ядро из CaCO₃ гасит кислоты и дает маслу TBN. В топливе моющие присадки другие, беззольные: амины на полиизобутилене.

(R–C₆H₄–SO₃)₂Ca · x CaCO₃

См. такжеTBN, щелочное числоСульфатная зольностьДисперсант

Дисперсант

#

dispersant, PIBSI

Беззольная присадка, чаще всего сукцинимид полиизобутилена. Азотная голова садится на частицу сажи или смолы, длинный хвост не дает частицам слипнуться. Сажа остается мелкой взвесью и уходит со сливом, а не ложится шламом.

PIB–сукцинимид–NH–(CH₂CH₂NH)ₙ–H

См. такжеСажаШламДетергент, моющая присадка

Антиокислитель

#

antioxidant

Обрывает цепное окисление масла. Затрудненные фенолы и ароматические амины отдают атом водорода радикалу, ZDDP и сульфиды разрушают гидропероксиды. Пока антиокислитель есть, масло почти не стареет (индукционный период), потом кислотное число растет резко.

ROO• + ArOH → ROOH + ArO• (неактивный)

См. такжеОкисление маслаСвободный радикалГидропероксид

Загущающая присадка

#

VII, модификатор вязкости

Полимер (полиметакрилат, сополимер олефинов), растворенный в масле. Горячим он загущает масло сильнее, чем холодным, и поэтому масло получается всесезонным, например 15W-40. В зубьях и насосах длинные цепи рвутся, и вязкость падает навсегда: это срез полимера.

холод: клубок свернут · жара: клубок раскрыт, вязкость держится

См. такжеИндекс вязкостиВязкость

Депрессорная присадка

#

PPD, депрессор

Полимер, похожий кусками на парафин. Его молекулы встраиваются в растущие кристаллы воска и не дают им срастаться в сетку. В масле это полиметакрилаты, в дизельном топливе сополимер этилена и винилацетата. Сдвигает CFPP и застывание вниз, а помутнение почти не меняет.

(–CH₂–CH₂–)ₙ(–CH₂–CH(OCOCH₃)–)ₘ

См. такжен-ПарафиныCFPP, ПТФТемпература помутнения

Модификатор трения

#

FM, MoDTC

Полярные молекулы (эфиры глицерина, амиды, соединения молибдена), которые ложатся на металл щеткой из хвостов и снижают трение в смешанном режиме. Для мокрых муфт и тормозов это вред: они начинают проскальзывать, поэтому масла TO-4 делают без таких модификаторов.

См. такжеХемосорбцияMoS₂, дисульфид молибденаГраничная смазка

Противозадирная присадка

#

EP, extreme pressure

Соединения серы и фосфора для тяжело нагруженных зубьев. В горячих точках контакта они реагируют с железом, и на зубе растет мягкий слой сульфида, который срезается вместо стали. Сера при этом разъедает бронзу и медь, поэтому редукторное масло GL-5 не льют в узлы с бронзой.

Fe + S → FeS (слой срезается легче стали)

См. такжеЗадирТемпература вспышки в контактеТрибопленка

Ингибитор коррозии

#

corrosion inhibitor

Вещество, которое в малых долях замедляет коррозию. В масле и топливе это полярные молекулы (амины, сульфонаты, янтарные кислоты), которые садятся на металл плотным слоем и не пускают к нему воду. В антифризе работают свои ингибиторы: нитриты, силикаты, карбоксилаты.

См. такжеПАВ, полярная голова и хвостIAT, OAT, HOATНитрит

Сульфатная зольность

#

SASH, Low SAPS

Сколько несгораемого остатка дает масло: пробу сжигают и обрабатывают серной кислотой, металлы присадок (Ca, Mg, Zn) остаются сульфатами. Эта же зола оседает в сажевом фильтре и не выжигается. Масла для двигателей с DPF делают малозольными, обычно не больше 1 %.

Ca, Mg, Zn присадок → CaSO₄, MgSO₄, ZnSO₄ (зола)

См. такжеДетергент, моющая присадкаZDDP, дитиофосфат цинкаОтравление катализатора

Старение и отложениячто происходит с маслом и топливом в работе

Окисление масла

#

oxidation

Цепная реакция углеводородов с кислородом воздуха. Из масла получаются гидропероксиды, потом спирты, кетоны и кислоты, а из них лак и шлам. Выше 60–70 °C каждые +10 °C ускоряют окисление примерно вдвое.

RH → R•R• + O₂ → ROO•ROO• + RH → ROOH + R•

См. такжеСвободный радикалГидропероксидАнтиокислительTAN, кислотное число

Свободный радикал

#

R•

Осколок молекулы с неспаренным электроном. Он очень активен и отрывает водород у соседней молекулы, превращая ее в новый радикал. Так одна искра запускает цепь из тысяч реакций.

R–H → R• + H•

См. такжеОкисление маслаАнтиокислительЦетаноповышающая присадка

Гидропероксид

#

ROOH

Первый устойчивый продукт окисления: молекула масла с группой –O–O–H. Связь O–O слабая, при нагреве и на металле она рвется сразу на два радикала, поэтому окисление само себя ускоряет. ZDDP и сульфиды разрушают гидропероксиды без радикалов.

ROOH → RO• + •OH

См. такжеОкисление маслаСвободный радикалZDDP, дитиофосфат цинка

TAN, кислотное число

#

total acid number, мг KOH/г

Сколько миллиграммов KOH нужно, чтобы нейтрализовать кислоты в 1 г масла. Меряют титрованием. Растет от окисления, нитрования и серы; рост TAN после выработки антиокислителя значит, что масло пора менять.

R–COOH + KOH → R–COOK + H₂O

См. такжеTBN, щелочное числоОкисление маслаНитрование

TBN, щелочное число

#

total base number, мг KOH/г

Запас щелочи в масле в пересчете на миллиграммы KOH на 1 г. Его дает мел в мицеллах моющих присадок. У свежего моторного масла 8–12, для сернистого топлива 12–15 и выше; масло меняют, когда TBN упало примерно вдвое или стало меньше TAN.

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂

См. такжеTAN, кислотное числоДетергент, моющая присадкаСерная кислота из топлива

Нитрование

#

nitration

Оксиды азота из прорвавшихся в картер газов реагируют с маслом и дают нитраты и нитросоединения. Масло густеет, темнеет, растет TAN, на горячих деталях появляется лак. Особенно заметно у газовых двигателей и при холодной работе; в лаборатории видно по ИК-спектру.

RO• + NO₂ → R–O–NO₂

См. такжеNOx, оксиды азотаОкисление маслаЛак

Серная кислота из топлива

#

SO₂, SO₃, H₂SO₄

Сера топлива сгорает в SO₂, 2–5 % ее доокисляется до SO₃, а с водяным паром это пары серной кислоты. Ниже точки росы они оседают на холодной гильзе и в масле: идет коррозионный износ, тает TBN.

S + O₂ → SO₂2SO₂ + O₂ → 2SO₃SO₃ + H₂O → H₂SO₄

См. такжеСера в топливеTBN, щелочное число

Шлам

#

sludge

Мягкие черные отложения в картере, клапанной крышке, маслоприемнике: смесь сажи, продуктов окисления, воды и топлива. Растет при холодной работе и коротких поездках, когда вода не выкипает. Дисперсанты держат его составные части во взвеси.

См. такжеДисперсантСажаЛак

Лак

#

varnish, IDID

Тонкая твердая пленка от янтарного до коричневого цвета на горячих деталях: юбке поршня, золотниках, игле форсунки. Это продукты окисления, которые сшились в полимер и прилипли к металлу. Внутри форсунки к ним добавляются мыла натрия, и игла начинает залипать.

См. такжеОкисление маслаСмолы в топливеДетергент, моющая присадка

Нагар и кокс

#

carbon deposits

Твердые отложения, почти чистый углерод. Получаются, когда масло или топливо греется выше 250–300 °C без доступа воздуха: водород уходит, остается уголь. Кокс сужает сопла форсунки, зажимает кольца в канавках, мешает клапану сесть.

CₙH₂ₙ₊₂ → C (кокс) + H₂ + легкие углеводороды

См. такжеСажаЛакСмолы в топливе

Гидролиз эстера

#

hydrolysis

Вода разрывает сложный эфир обратно на кислоту и спирт. Так стареют эстерные масла и биодизель, когда в них попадает влага: растет кислотность, кислоты разъедают металл и забивают фильтры мылами.

R–COO–R′ + H₂O → R–COOH + R′–OH

См. такжеЭстер, сложный эфирFAME, биодизельTAN, кислотное число

Трение и износпленки на металле в зубьях, кулачках, подшипниках

Граничная смазка

#

boundary lubrication

Режим, когда масляный клин слишком тонкий (λ < 1) и вершинки металла касаются друг друга. Тогда вязкость уже не спасает, и работает только химия: тонкие слои молекул, прилипшие или приросшие к металлу. Коэффициент трения около 0,1.

λ = h / σ < 1

См. такжеХемосорбцияТрибопленкаZDDP, дитиофосфат цинка

Хемосорбция

#

chemisorption

Прилипание молекулы к поверхности настоящей химической связью. Физическая адсорбция держится слабыми силами и отпускает молекулы уже при 100–150 °C, а хемосорбированный слой держится намного дольше. Например, жирная кислота на окисленной стали превращается в железное мыло.

2R–COOH + FeO → (R–COO)₂Fe + H₂O

См. такжеГраничная смазкаМодификатор тренияСмазывающая способность

Трибопленка

#

tribofilm

Защитный слой, который вырастает прямо в контакте от тепла и давления: присадка реагирует с металлом. У ZDDP это стекло из фосфатов толщиной 50–150 нм в виде площадок. Пленка стирается и тут же нарастает снова, пока в масле есть присадка.

ZDDP + Fe + тепло → Zn/Fe-фосфатное стекло

См. такжеZDDP, дитиофосфат цинкаПротивозадирная присадкаГраничная смазка

MoS₂, дисульфид молибдена

#

molybdenum disulfide

Слоистое твердое смазывающее вещество. Слои S–Mo–S внутри прочные, а между собой держатся слабо и легко скользят, как листы в пачке бумаги. Работает там, где масло выдавлено: пальцы, шлицы, резьба. На воздухе выше 350–400 °C окисляется в MoO₃.

S–Mo–S | S–Mo–S (скольжение между слоями)

См. такжеГрафитМодификатор тренияПластичная смазка

Графит

#

graphite

Слоистый углерод: плоские сетки из шестиугольников, сложенные стопкой. Слои скользят хорошо только с влагой или газами между ними, в сухом воздухе и вакууме графит смазывает хуже. Держит более высокую температуру, чем MoS₂, поэтому идет в смазки для горячих и открытых узлов.

C (слои sp²-углерода, между слоями 0,335 нм)

См. такжеMoS₂, дисульфид молибденаПластичная смазка

Задир

#

scuffing, схватывание

Пленка прорвана, и чистый металл двух деталей сваривается в точках контакта, а потом рвется. Следы: полосы и вырывы по направлению скольжения. Защищают противозадирные присадки и твердые смазки.

Fe | Fe → микросварка → вырыв

См. такжеПротивозадирная присадкаТемпература вспышки в контактеГраничная смазка

Температура вспышки в контакте

#

flash temperature

Когда вершинки металла трутся друг о друга, они нагреваются за доли миллисекунды на сотни градусов, хотя масло в картере остается теплым. Именно эти горячие точки запускают реакции присадок ZDDP и EP. Не путать с температурой вспышки топлива.

T контакта = T масла + ΔT вспышки (сотни °C)

См. такжеПротивозадирная присадкаZDDP, дитиофосфат цинкаЗадир

Пластичные смазкипальцы стрелы, подшипники ступиц, поворотный круг

Пластичная смазка

#

grease

Масло, которое держит губка из волокон загустителя: обычно 85–90 % масла и 5–15 % загустителя плюс присадки. В покое смазка стоит как твердое тело, а под нагрузкой течет. Она не стекает с открытых узлов и сама держит грязь снаружи.

смазка = масло 85–90 % + загуститель + присадки

См. такжеЗагустительМылоКласс NLGI и пенетрация

Мыло

#

metal soap

Соль жирной кислоты и металла. В смазку берут мыла лития, кальция, алюминия; самое распространенное мыло лития и 12-гидроксистеариновой кислоты. Его молекулы собираются в длинные волокна, а волокна в сетку.

C₁₇H₃₄(OH)COOH + LiOH → C₁₇H₃₄(OH)COOLi + H₂O

См. такжеЗагустительЛитиевый комплексПАВ, полярная голова и хвост

Загуститель

#

thickener

Твердая часть смазки: волокна или частицы толщиной от долей до нескольких микрон. Они переплетаются и держат масло капиллярами, как губка воду. Бывает мыльный (литий, кальций, комплексы) и безмыльный (полимочевина, бентонит, силикагель).

См. такжеМылоПолимочевинаПластичная смазка

Литиевый комплекс

#

Li-complex

Загуститель из двух солей лития: мыла жирной кислоты и соли короткой двухосновной кислоты (азелаиновой, себациновой). Волокна прочнее, и смазка держится до 250 °C и выше, против 180–200 °C у простой литиевой. Стандарт для ступиц и тяжелых подшипников.

Li-12-гидроксистеарат + Li₂-азелаинат

См. такжеМылоТемпература каплепадения

Полимочевина

#

polyurea

Безмыльный загуститель без металла: короткие молекулы с группами мочевины –NH–CO–NH–, которые держатся друг за друга водородными связями. Не катализирует окисление масла, поэтому смазка долго живет в горячих подшипниках электродвигателей.

R–NH–CO–NH–R′–NH–CO–NH–R

См. такжеЗагустительМочевина, AdBlue

Температура каплепадения

#

dropping point

Температура, при которой из нагретой смазки падает первая капля: волокна загустителя плавятся или распадаются. Кальциевая около 100 °C, литиевая 180–200 °C, литиевый комплекс и полимочевина 250 °C и выше. Рабочая температура должна быть заметно ниже.

См. такжеЛитиевый комплексЗагуститель

Класс NLGI и пенетрация

#

NLGI 000–6

Густота смазки. Конус опускают в смазку на 5 секунд и меряют, на сколько десятых миллиметра он ушел. NLGI 2 это 265–295 единиц. Чем больше загустителя, тем меньше пенетрация и выше класс.

пенетрация 265–295 (×0,1 мм) → NLGI 2

См. такжеПластичная смазкаЗагуститель

Резинашины, уплотнения, рукава

Каучук: NR, SBR, BR

#

rubber

Длинные гибкие цепи с двойными связями. Натуральный NR это цис-полиизопрен: прочен на разрыв и мало греется. Синтетический бутадиеновый BR стирается медленнее, бутадиен-стирольный SBR дешевле в работе. Двойные связи нужны для вулканизации, но их же атакуют кислород и озон.

NR: (–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–)ₙBR: (–CH₂–CH=CH–CH₂–)ₙ

См. такжеВулканизацияTg, температура стеклованияАнтиозонант

Вулканизация

#

vulcanization

Сшивание цепей каучука мостиками из атомов серы при 140–180 °C. Без нее резина липкая и течет, со сшивкой упруго возвращается. Ускорители (сульфенамиды) и активаторы (оксид цинка со стеариновой кислотой) делают сшивку быстрой и ровной.

~CH=CH~ + Sₓ → ~CH–Sₓ–CH~ (мостик между цепями)

См. такжеКаучук: NR, SBR, BRphr, части на 100 каучукаСилан, связующий агент

Технический углерод

#

carbon black, N220, N330

Сажа, которую делают специально: частицы 20–60 нм, слипшиеся в веточки. Цепи каучука прилипают к ее поверхности, и резина становится в разы прочнее и стойче к истиранию. В протекторе около 50 частей на 100 каучука; чем мельче частицы, тем выше износостойкость и нагрев.

C (аморфный углерод, частицы 20–60 нм)

См. такжеКремнеземphr, части на 100 каучукаГистерезис, tg δ

Кремнезем

#

silica, SiO₂

Осажденный диоксид кремния, второй усиливающий наполнитель. Поверхность покрыта группами Si–OH, поэтому частицы липнут друг к другу, а не к каучуку. С силаном кремнезем дает резину, которая меньше греется и лучше держит порезы.

≡Si–OH на поверхности частицы

См. такжеСилан, связующий агентТехнический углеродГистерезис, tg δ

Силан, связующий агент

#

TESPT, Si69

Молекула-переходник между кремнеземом и каучуком. Одним концом (этоксигруппы) она реагирует с Si–OH на частице, другим (атомы серы) встраивается в вулканизационные мостики. Без силана кремнезем почти не усиливает резину.

≡Si–OH + EtO–Si≡ → ≡Si–O–Si≡ + EtOH

См. такжеКремнеземВулканизация

phr, части на 100 каучука

#

parts per hundred rubber

Так записывают рецепт резины: все компоненты в массовых частях на 100 частей каучука. Типичный протектор: каучук 100, технический углерод около 50, масло, сера, ускорители, оксид цинка, защитные вещества; всего 160–180 частей.

доля в смеси = phr / Σphr

См. такжеТехнический углеродВулканизация

Антиозонант

#

6PPD

Озон воздуха рвет двойные связи каучука, и на растянутой резине появляются трещины поперек растяжения. Антиозонант (производные п-фенилендиамина, например 6PPD) выходит на поверхность и реагирует с озоном быстрее каучука. Ему помогает воск, который дает тонкую пленку.

O₃ + >C=C< → озонид → разрыв цепи

См. такжеКаучук: NR, SBR, BRАнтиокислитель

Tg, температура стеклования

#

glass transition

Ниже этой температуры цепи полимера перестают шевелиться, и резина твердеет и становится хрупкой, как стекло. У NR около −70 °C, у SBR около −50 °C, у BR около −100 °C. Жесткие боковые группы (бензольное кольцо стирола) поднимают Tg.

См. такжеКаучук: NR, SBR, BRГистерезис, tg δ

Гистерезис, tg δ

#

tan delta

Часть энергии каждого изгиба резина не возвращает, а превращает в тепло: цепи трутся друг о друга и о частицы наполнителя. Долю потерь показывает tg δ, у протектора 0,1–0,3. Чем больше наполнителя и чем ближе Tg, тем горячее шина.

тепло за цикл ~ π · tg δ · (упругая энергия)

См. такжеTg, температура стеклованияТехнический углеродКремнезем

Нитрильная резина

#

NBR

Сополимер бутадиена и акрилонитрила. Полярные группы –C≡N делают резину стойкой к неполярному минеральному маслу и топливу, поэтому из нее делают манжеты и кольца. Полярные жидкости, например эфиры биодизеля, наоборот проникают в нее: старые уплотнения набухают и твердеют.

(–CH₂–CH=CH–CH₂–)ₙ(–CH₂–CH(C≡N)–)ₘ

См. такжеFAME, биодизельЭстер, сложный эфир

Топливобак, фильтры, насос и форсунки

Цетановое число

#

ЦЧ, CN

Как быстро дизельное топливо самовоспламеняется в горячем сжатом воздухе. Эталоны: цетан н-C₁₆H₃₄ (100) воспламеняется легко, разветвленный гептаметилнонан (15) плохо. Прямые парафины поднимают число, ароматика опускает. По EN 590 не меньше 51.

н-гексадекан C₁₆H₃₄ = 100

См. такжеОктановое числоЦетаноповышающая присадка

Октановое число

#

ОЧ, RON

Стойкость бензина к детонации, то есть к самовоспламенению раньше искры. Эталоны: изооктан (100) и н-гептан (0). Разветвленные молекулы и ароматика повышают октановое число, а прямые цепи понижают: для дизеля все наоборот.

изооктан (CH₃)₃C–CH₂–CH(CH₃)₂ = 100; н-C₇H₁₆ = 0

См. такжеЦетановое число

н-Парафины

#

n-alkanes, воск

Длинные прямые молекулы C₁₆–C₂₈, похожие на свечной воск. Они лучше всех воспламеняются в дизеле, но на морозе первыми выпадают кристаллами-пластинками: топливо мутнеет, а потом забивает фильтр.

CH₃–(CH₂)ₙ–CH₃, n = 14–26

См. такжеТемпература помутненияCFPP, ПТФДепрессорная присадка

Температура помутнения

#

CP, cloud point

Температура, при которой из топлива выпадают первые кристаллы парафина и оно становится мутным. Ехать еще можно, но кристаллы скоро начнут ложиться на фильтр. У биодизеля из пальмы и животного жира она плюсовая.

См. такжен-ПарафиныCFPP, ПТФ

CFPP, ПТФ

#

предельная температура фильтруемости

Самая низкая температура, при которой 20 мл топлива проходят через сетку 45 мкм за 60 секунд. Ниже нее кристаллы парафина забивают фильтр и двигатель глохнет. Летнее около −5 °C, зимнее −35 °C, арктическое −45 °C.

См. такжеТемпература помутненияДепрессорная присадкан-Парафины

Цетаноповышающая присадка

#

2-ЭГН, 2-EHN

2-этилгексилнитрат. Слабая связь O–NO₂ рвется при сжатии раньше, чем загорается топливо, и готовые радикалы запускают воспламенение. Доли процента поднимают цетановое число на несколько единиц, но не исправляют плохое топливо.

C₈H₁₇–O–NO₂ → C₈H₁₇O• + NO₂

См. такжеЦетановое числоСвободный радикал

FAME, биодизель

#

fatty acid methyl esters

Метиловые эфиры жирных кислот: растительное масло или жир, переделанные метанолом на щелочном катализаторе. Почти нет серы и хорошо смазывает, но боится мороза, тянет воду и окисляется при хранении. В обычное дизтопливо по EN 590 можно добавлять до 7 % (B7).

триглицерид + 3 CH₃OH → 3 R–COOCH₃ + глицерин

См. такжеОкислительная стабильностьГидролиз эстераНитрильная резина

Окислительная стабильность

#

oxidation stability, Rancimat

Как долго топливо держится, прежде чем начнет быстро окисляться. Слабое место биодизеля: атомы водорода рядом с двойными связями C=C легко отрываются. Меряют часы до резкого роста кислот при 110 °C; для чистого FAME по EN 14214 не меньше 8 ч.

–CH=CH–CH₂–CH=CH– (уязвимый CH₂ между двойными связями)

См. такжеFAME, биодизельОкисление маслаСмолы в топливе

Сера в топливе

#

ppm S

Сернистые соединения нефти (меркаптаны, сульфиды, тиофены), которые остались после очистки. По EN 590 не больше 10 ppm, то есть 10 мг на 1 кг. Сера дает кислоты в масле, сульфатную золу и отравляет катализаторы.

R–SH, R–S–R′, тиофен C₄H₄S

См. такжеСерная кислота из топливаОтравление катализатораСмазывающая способность

Смазывающая способность

#

lubricity, HFRR

Насколько топливо само смазывает плунжеры насоса и иглы форсунок. Ее дают немногие полярные молекулы, но глубокая очистка от серы убирает и их. Противоизносные присадки (жирные кислоты, эфиры) или 1–2 % биодизеля возвращают ее; по HFRR пятно не больше 460 мкм.

См. такжеХемосорбцияСера в топливеFAME, биодизель

Смолы в топливе

#

gums

Липкие продукты окисления нестойких молекул топлива, которые сшились в полимер. Растут при долгом хранении, в тепле и при контакте с медью. Оседают в фильтрах и форсунках, а на горячем металле дают лак и кокс.

См. такжеЛакНагар и коксОкислительная стабильность

Выхлопсажевый фильтр, катализаторы, мочевина

NOx, оксиды азота

#

NO + NO₂

Азот и кислород воздуха соединяются в пламени горячее 1800 °C. Чем горячее и чем больше лишнего кислорода, тем больше NOx: поэтому у дизеля его много. В выпуске это в основном NO, позже на воздухе он окисляется до бурого NO₂.

N₂ + O₂ ⇄ 2NO (выше 1800 °C)2NO + O₂ → 2NO₂

См. такжеSCR, избирательное восстановлениеМочевина, AdBlueНитрование

Сажа

#

soot, PM

Частицы углерода 20–40 нм, слипшиеся в цепочки. Рождаются там, где топливу не хватило кислорода: богатые зоны факела, холодный пуск, изношенные форсунки. Часть уходит в выпуск и ловится DPF, часть попадает в масло и густит его.

CₙHₘ → C (сажа) + H₂ при нехватке O₂

См. такжеРегенерация DPFДисперсантНагар и кокс

DOC, окислительный катализатор

#

diesel oxidation catalyst

Керамические соты, покрытые платиной и палладием. На них CO и несгоревшие углеводороды догорают до CO₂ и воды, а часть NO окисляется в NO₂, который потом помогает жечь сажу и ускоряет SCR.

2CO + O₂ → 2CO₂2NO + O₂ → 2NO₂

См. такжеРегенерация DPFОтравление катализатора

Регенерация DPF

#

diesel particulate filter

Сажевый фильтр ловит частицы в стенках керамических каналов, и сажу надо выжигать. Пассивно: NO₂ от DOC окисляет ее уже при 250–450 °C. Активно: двигатель поднимает выпуск до 550–650 °C, и сажа горит в кислороде. Зола от масла не горит и копится навсегда.

C + 2NO₂ → CO₂ + 2NOC + O₂ → CO₂

См. такжеСажаСульфатная зольностьDOC, окислительный катализатор

Мочевина, AdBlue

#

DEF, AUS 32

Раствор 32,5 % мочевины в чистой воде. Его впрыскивают в горячий выпуск, вода испаряется, мочевина разлагается на аммиак и CO₂. Замерзает при −11 °C, поэтому бак и трубки греют.

(NH₂)₂CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂

См. такжеSCR, избирательное восстановлениеNOx, оксиды азотаПолимочевина

SCR, избирательное восстановление

#

selective catalytic reduction

Катализатор (ванадиевый или медный на цеолите), на котором аммиак восстанавливает оксиды азота до азота и воды. Избирательное, потому что аммиак тратится на NOx, а не на кислород. Работает при выпуске горячее 200–250 °C.

4NH₃ + 4NO + O₂ → 4N₂ + 6H₂O

См. такжеМочевина, AdBlueNOx, оксиды азотаОтравление катализатора

Отравление катализатора

#

catalyst poisoning

Вещества, которые садятся на активные места катализатора и не уходят. Сера дает сульфаты на платине и меди, фосфор и цинк из ZDDP покрывают соты стеклом, зола забивает поры. Катализатор не ломается, а просто перестает работать.

См. такжеСера в топливеZDDP, дитиофосфат цинкаСульфатная зольность

Охлаждениеантифриз в блоке, радиаторе и гильзах

Этиленгликоль

#

ЭГ, MEG

Двухатомный спирт, основа почти всех антифризов. Две группы –OH цепляются за воду водородными связями и мешают ей строить лед. Ядовит: сладкий на вкус, глоток опасен для жизни. Менее ядовитая замена пропиленгликоль.

HO–CH₂–CH₂–OH

См. такжеПонижение температуры замерзанияКислоты из гликоля

Понижение температуры замерзания

#

freezing point depression

Растворенное вещество мешает воде кристаллизоваться, и смесь замерзает ниже 0 °C. Смесь 50/50 с гликолем замерзает около −37 °C, 60 % около −50 °C. Дальше хуже: чистый гликоль густеет и застывает уже около −13 °C, поэтому концентрат не льют.

ΔT = K · b (для разбавленных растворов, K воды 1,86 °C·кг/моль)

См. такжеЭтиленгликоль

IAT, OAT, HOAT

#

классы ингибиторов

Деление антифризов по ингибиторам. IAT: неорганические силикаты, фосфаты, нитриты, быстро строят пленку, но быстро и тратятся. OAT: карбоксилаты, защищают только там, где начинается коррозия, и живут годами. HOAT и NOAT смешивают обе схемы. Цвет это просто краситель.

OAT: R–COO⁻ (2-этилгексаноат, себацинат)

См. такжеНитритИнгибитор коррозииНакипь

Нитрит

#

NO₂⁻, SCA

Окислитель-ингибитор, который поддерживает на стали и чугуне тонкую оксидную пленку. На мокрых гильзах дизеля пузырьки кавитации все время рвут эту пленку, и нитрит залечивает ее. Он расходуется, поэтому его уровень проверяют полоской и добавляют SCA.

9Fe + 8NO₂⁻ + 4H₂O → 3Fe₃O₄ + 8OH⁻ + 4N₂ (упрощенно)

См. такжеIAT, OAT, HOATИнгибитор коррозии

Кислоты из гликоля

#

pH, резервная щелочность

В горячем двигателе гликоль медленно окисляется в гликолевую, муравьиную и щавелевую кислоты. pH свежей жидкости 8–10, и запас щелочных буферов его держит. Когда запас кончился, pH падает ниже 7, и кислоты разъедают алюминий, медь и припой.

HO–CH₂–CH₂–OH → HO–CH₂–COOH → HOOC–COOH

См. такжеЭтиленгликольIAT, OAT, HOAT

Накипь

#

scale

Соли жесткой воды при нагреве выпадают камнем на самых горячих стенках: вокруг гильз и в головке. Слой накипи проводит тепло в десятки раз хуже чугуна, и металл под ней перегревается. Поэтому концентрат разводят дистиллированной или деминерализованной водой.

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O

См. такжеIAT, OAT, HOATЭтиленгликоль

03 Как термины связаны

Термины редко живут поодиночке: одно вещество рождает другое

Шесть цепочек, по которым удобно читать словарь. Нажми на звено, и словарь откроется на этом термине.

04 Где это в технике

Инженерные темы и термины из них

Открой тему, а если там встретилось незнакомое слово, вернись сюда. Список собран из ссылок словаря.

Темы химии, где термины разобраны подробно

Как составлен словарь+

Термины взяты из инженерных тем сайта про масла, присадки, смазку, трение, шины, топливо, выпуск и охлаждение. Определения упрощены для студента: формулы присадок и полимеров показаны как схема строения, R и R′ обозначают углеводородные хвосты разной длины. Числа (температуры, доли, нормы EN 590, EN 14214, NLGI) типичные и даны для ориентира. Для выбора масла, топлива или жидкости смотри спецификацию производителя техники и паспорт продукта.

Еще в направлении «Химия»

Все темы направления «Химия» →