تاریخچه‌ای مختصر از پراکنده‌سازها و نیازهای آتی

پراکنده کننده ها مواد نامحلول و دوده را در روغن معلق نگه می دارند تا در تعویض بعدی روغن حذف شوند. آنها از تجمع مواد زائد، ایجاد رسوب در اطراف موتور و کاهش بازده عملیاتی جلوگیری می کنند.  

در موتورهای بنزینی، تشکیل لجن در شرایط سرعت کم، دمای پایین و توقف می تواند مشکل ساز باشد. مواد قطبی نامحلول در روغن و آلاینده ها در روغن جمع می شوند. در صورت عدم کنترل، باعث ایجاد لجن و لاک در مناطق خنک‌تر موتور می‌شوند و مشکلات عملیاتی ایجاد می‌کنند. 

پخش کننده ها افزایش ویسکوزیته ناشی از تشکیل دوده را، عمدتاً در موتورهای HDD و همچنین در برخی از موتورهای تزریق مستقیم بنزین، کنترل می کنند. دوده در طی فرآیند احتراق ایجاد می شود و به داخل روغن فله راه پیدا می کند و باعث غلیظ شدن روغن می شود. 

موتورهای گاز طبیعی می توانند به سطوح خاکستر روان کننده بسیار حساس باشند. آنها در طرح های بسیاری وجود دارند و بر روی طیف گسترده ای از منابع سوخت کار می کنند. روان کننده های بدون خاکستر یا خاکستر بسیار کم به مواد پخش کننده بدون خاکستر متکی هستند تا حداکثر کنترل مواد نامحلول و رسوبات را فراهم کنند. 

مایعات گیربکس اتوماتیک معمولاً دارای سطحی از پراکندگی هستند. ریکاردو بلوخ، مهندس شیمی بازنشسته صنعت مستقر در ایالات متحده، به Lubes'n'Greases گفت که عملکرد پراکنده این است که "با پراکنده کردن محصولات جانبی اکسیداسیون، کلاچ ها را از مواد زائد عاری می کند. اگر کلاچ ها وصل یا لعاب باشند، انتقال به موقع تغییر نمی کند. این عوامل باعث می شود که این مواد پراکنده کننده متفاوت باشند." 

شیمی پراکنده

پخش کننده های معمولی مواد آلی هستند که از یک دم پلیمری محلول در روغن، معمولاً پلی ایزوبوتیلن، و یک گروه قطبی متصل تشکیل شده اند. گروه قطبی شامل یک گروه پل، معمولا انیدرید مالئیک و یک گروه عاملی است که معمولاً بر پایه نیتروژن است. 

رایج ترین نوع متداول پخش کننده از PIB به عنوان گروه محلول در روغن استفاده می کند. وزن مولکولی یک متغیر کلیدی برای خواص پراکندگی است. بلوچ گفت: "PIB از الیگومریزاسیون ایزوبوتیلن ساخته می شود و در انواع وزن های مولکولی از چند صد تا ده ها هزار در دسترس است."

وی افزود: گروه پلیمری باید محلول در روغن باشد و گروه قطبی باید خود را به مواد زائد موجود در روغن بچسباند تا در محلول روغن باقی بماند. "اگر گروه پلیمر آلکیل خیلی کوچک باشد، پخش کننده قادر نیست مواد نامحلول را پراکنده نگه دارد." 

برای تبدیل PIB به ماده پراکنده، آن را با انیدرید مالئیک (پل) پیوند می زنند تا پلی ایزوبوتیلن سوکسینیک انیدرید تشکیل شود. واکنش با انیدرید مالئیک می تواند "حرارتی" باشد، با استفاده از PIB بسیار واکنش پذیر (HR-PIB) یا با گاز کلر تسهیل شود. بیش از یک انیدرید مالئیک را می توان به یک مولکول PIB اضافه کرد تا عملکرد هر مولکول را به حداکثر برساند.

PIBSA سپس با یک آمین واکنش می دهد تا عملکردی را ارائه دهد. نوع و سطح نیتروژن آمین متغیر دیگری است و در بسیاری از پراکنده ها این یک پلی آمین است. اصلاحات دیگر، مانند افزودن بور، می تواند برای اصلاح خواص انجام شود.

در برخی از فرمول های روغن موتور از اصلاح کننده های ویسکوزیته پراکنده استفاده می شود. آنها از پلیمر PIB استفاده نمی کنند، بلکه از یک پلیمر استاندارد مانند کوپلیمر الفین استفاده می کنند که با انیدرید مالئیک واکنش می دهد تا کاربردی شود. اینها دارای طول زنجیره بسیار طولانی تری نسبت به پخش کننده های معمولی هستند.

پلی متاکریلات های پراکنده از یک مونومر آلکیل متاکریلات برای ایجاد یک گروه پلیمری محلول در روغن استفاده می کنند. گروه کربوکسیلیک اسید در مونومر به عنوان پل برای افزودن گروه های عاملی حاوی نیتروژن استفاده می شود. گروه پل و عملکرد به طور منظم در امتداد زنجیره پلیمری متصل می شوند.

خواص PMA پراکنده می تواند از طریق انتخاب مونومر مبتنی بر متاکریلات، وزن مولکولی پلیمر و همچنین نوع و سطح نیتروژن گروه آمین عاملی متفاوت باشد. آنها فرآیند افزایش ویژگی های ویسکوزیته سیال را با کنترل پراکندگی ترکیب می کنند. فناوری PMA VM به دلیل خواص سیالیت بسیار خوب در دمای پایین نسبت به سایر انواع VM در سیالات انتقال استفاده می شود. PMA ها را می توان با بقیه بسته های افزودنی در یک بسته عملکرد انتقال پایدار ترکیب کرد.

تاریخچه مختصری از پراکنده ها

در دهه 1950 علاوه بر فناوری های قدیمی دی آلکیل دی تیوفسفات روی و شوینده های فلزی برای روان کننده های میل لنگ، استفاده گسترده از دیسپرسنت ها آغاز شد. بلوچ گفت: "زمانی که خودروها برای مسافت های کوتاه رانده می شدند، تشکیل لجن رخ می داد که با استفاده از پراکنده کننده های PIBSA/PAM با وزن مولکولی کم بهبود یافت."

استفاده از مواد پراکنده بین سال‌های 1970 و 2000 افزایش یافت، به ویژه در پاسخ به معرفی تست موتور خودروی سواری Sequence V برای لجن و لاک در دمای پایین. تکنولوژی پراکنده غالب بر پایه PIB بود که برای افزودن انیدرید مالئیک کلر می‌شد و سپس با آمین‌ها واکنش نشان می‌داد. PMAهای پراکنده در دهه 1960 و سپس OCPهای پراکنده در اواخر دهه 1970 معرفی شدند. بلوخ گفت. "این مواد در مدیریت لجن و لاک در دمای پایین خوب بودند."

از سال 2000، تاکید بیشتری بر جابجایی دوده شده است زیرا موتورهای دیزلی سهم بازار بیشتری از فروش خودروهای سواری در سطح جهان را به خود اختصاص داده اند و موتورهای HDD بارهای دوده بیشتری ایجاد کرده اند. رولف هارتلی از شرکت مشاور Sangemon مستقر در ایالات متحده به Lubes’n’Greases گفت: «در اواخر دهه 1990، دوده در گازوئیل نتیجه تلاش شرکت‌های سازنده برای کنترل انتشار NOX بود. زمان‌بندی عقب‌افتاده موتور، دمای پیک احتراق را کاهش می‌دهد و منجر به احتراق ناقص و دوده می‌شود.

وی افزود: از چرخش گازهای خروجی خنک‌شده (EGR) نیز برای کاهش NOX استفاده شد، اما این امر منجر به ورود میعانات اسیدی بالا به روغن شد و غلیظ شدن دوده را بدتر کرد. 

فناوری پخش کننده با وزن مولکولی بالاتر توسعه یافت و توانایی بهتری در کنترل دوده را نشان داد. فرمولاتورها اجزای پراکنده را برای پوشش لجن و لاک در دمای پایین و کنترل دوده در دمای بالاتر متعادل می‌کنند، که در نتیجه باعث افزایش نرخ درمان پراکنده‌کننده و مخلوط‌های پراکنده‌کننده می‌شود. 

دیسپرس‌کننده‌ها برای مدتی در روغن‌های سیلندر دریایی دو زمانه مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اگرچه مواد شوینده از نظر تاریخی اهمیت بیشتری داشته است. 

استفاده از VM پراکنده در روغن‌های موتور کاهش یافت زیرا نوسانات روغن پایه با معرفی انبارهای پایه API گروه II و گروه III و بهبود در دیسپرس‌کننده‌های معمولی بهبود یافت. پروتکل‌های تست موتور برای ماشین‌های مجازی پراکنده پیچیده هستند، زیرا سطح پراکندگی فرمولاسیون با توجه به نرخ درمان VM برای هر درجه ویسکوزیته متفاوت است. پراکندگی ثابت نیاز به یک سطح ثابت از VM پراکنده و اضافه کردن یک ماشین مجازی غیر پراکنده دوم برای دستیابی به درجه ویسکوزیته هدف دارد.

آگاهی محیطی بیشتر در مورد محتوای کلر باقیمانده در روان کننده ها منجر به معرفی محدودیت های کلر در برخی از مشخصات روان کننده OEM شد. Trevor Gauntlett، مشاور مستقر در بریتانیا، به Lubes’n’Greases گفت: «ساخت‌کننده‌های OEM خودرو نگران این بودند که ترکیبات کلردار موجود در روان‌کننده می‌تواند باعث ایجاد دیوکسین در گازهای خروجی شود. دیوکسین‌ها بسیار پایدار هستند، بسیاری از آنها پایدار، تجمع‌پذیر و سمی هستند، از جمله سرطان‌زای قوی هستند. 

پخش کننده های مبتنی بر HR-PIB برای برآوردن این محدودیت های کلر مورد نیاز بودند، و همچنین مزایایی در عملکرد روغن موتور برتر نشان دادند. در نتیجه، HR-PIB رشد قابل توجهی در تقاضا داشته است و جایگزین PIB کلردار برای پخش کننده ها شده است.  

الزامات پراکندگی آینده

محرک های فعلی روان کننده های جدید میل لنگ شامل کاهش آلاینده ها و بهبود مصرف سوخت است. پراکنده‌کننده‌ها هیچ تاثیر قابل‌توجهی بر سخت‌افزار کنترل انتشار، مانند کاتالیزورهای اگزوز و فیلترهای ذرات، و هیچ سهمی در محدودیت‌های شیمیایی خاکستر سولفاته، گوگرد و فسفر ندارند. از این رو، آنها اجزای مفید در فرمولاسیون محدود برای انتشار هستند. حرکت به سوی روغن‌های با ویسکوزیته پایین‌تر برای بهبود مصرف سوخت، چالشی برای پراکنده‌کننده‌ها است، زیرا آنها عامل غلیظ شدن قابل توجهی در ویسکوزیته در دمای پایین هستند. محققان به دنبال حفظ مزایای کنترل لجن، لاک و دوده و در عین حال کاهش سهم پلیمری در ضخیم شدن ویسکوزیته هستند. 

استیو هافنر از مشاوران SGH مستقر در ایالات متحده به Lubes’n’Greases گفت: «با توجه به سطح بالای حفاظت امروزی، نیازی به پراکندگی بیشتر در دمای پایین یا بالا برای مشخصات خودروهای سواری جدید آمریکای شمالی در حال ظهور وجود ندارد. استفاده از موتورهای دیزلی خودروهای سواری رو به کاهش است. دیزلی ها تنها 17 درصد از فروش خودروهای جدید در اتحادیه اروپا را در سال 2021 به خود اختصاص دادند. 

هارتلی گفت: «سطح دوده در روغن به دلیل دستگاه های تصفیه پس از اگزوز بسیار کاهش می یابد. سطح دوده کمتر در روغن به این معنی است که کنترل دوده اضافی مورد نیاز نیست. 

یک منطقه تمرکز رو به رشد موتورهای هیبریدی هستند که هم موتور احتراق داخلی و هم موتور الکتریکی دارند. کاهش زمان کارکرد موتور یا کارکرد در دمای پایین در هیبریدی ها می تواند باعث ایجاد مشکلات تراکم و لجن شود و فرصت هایی برای کنترل پراکندگی بهتر ایجاد کند. 

برای HDD، هافنر گفت که «انتظار می‌رود که سطح حفاظت امروزی برابر یا بهتر از چیزی باشد که OEMها در موتورهای جدید خود نیاز دارند، بنابراین دیسپرس‌کننده‌های موجود یا نسخه‌های بهینه‌شده‌تر کافی خواهند بود». 

هارتلی موافق بود. او گفت: "انتشار NOX اکنون با کاهش کاتالیزوری انتخابی توسط اوره کنترل می شود که نیاز به تاخیر در زمان بندی یا استفاده از EGR در پیشرفته ترین طراحی های موتور را از بین می برد." این موتورها دوده کمتری در روغن تولید می کنند و به پراکندگی کمتری نیاز دارند. 

هارتلی افزود: «دلیل اصلی بالا ماندن نرخ پراکندگی در HDD این است که باید با طراحی‌های قبلی موتور سازگار باشند.»

تقاضای HR-PIB با کاهش قابل توجه استفاده از مواد پراکنده کلر به رشد خود ادامه می دهد. Gauntlett اظهار داشت: "برای تولید کنندگان، این مسئله وجود دارد که کلر خود یک گاز سمی بسیار واکنش پذیر است که می تواند باعث تحریک پوست، چشم و تنفس در غلظت های بسیار کم شود. از آنجا که با آهن و برخی پلیمرها واکنش می دهد، به تجهیزات تخصصی برای حمل و نقل، ذخیره سازی و ساخت نیاز دارد."

Dispersant VM برای میل لنگ میزان پخش کننده معمولی را در فرمول کاهش می دهد تا بازده سوخت را افزایش دهد. با این حال، گریدهای با ویسکوزیته بسیار کم نیاز به VM کمی دارند یا اصلا نیازی به VM ندارند، بنابراین پراکندگی قابل دستیابی کم است. مقاومت مشتری در برابر ماشین های مجازی پراکنده باقی می ماند. محصولات معمولا منحصر به فرد هستند، بنابراین امنیت عرضه به همراه موجودی اضافی VM در کارخانه های ترکیبی یک نگرانی است.

برای روغن‌های موتورهای دریایی، حرکت به سمت سوخت‌های کم سولفور، افزایش استفاده از عیار تقطیر و طراحی‌های جدید موتور به این معنی است که استفاده از پراکنده‌کننده مؤثر اهمیت پیدا می‌کند. این باید با نیاز مداوم به مواد شوینده در هنگام فرموله کردن محصولات جدید متعادل شود.

برای ATFها، مجدداً مصرف سوخت یک محرک کلیدی در کنار سازگاری بیشتر الکتریکی و سخت افزاری در گیربکس های الکترونیکی است. ویسکوزیته در حال کاهش است و نیاز و استفاده احتمالی از VM در انتقال الکترونیک را محدود می کند.  با این حال، PMA های پراکنده همچنان می توانند نقشی در تضمین حفاظت اکسیداسیون بهتر، به طور بالقوه با هزینه جزئی هدایت الکتریکی بالاتر، ایفا کنند. اگر گیربکس الکترونیکی دارای کلاچ یا سنکرونایزر باشد، ممکن است ویژگی اصطکاک نیز مورد نیاز باشد.  

VICTORY® AVIATION OIL 100AW

پخش کننده بدون خاکستر، روغن موتور تک درجه با افزودنی ضد لباس برای موتورهای پیستونی هواپیما

Phillips 66 Victory Aviation Oil 100AW یک روغن موتور تک درجه پخش کننده بدون خاکستر است که با غلظت مناسب افزودنی ضد خراش/ضد سایش (LW-16702) که توسط Lycoming Service Bulletins 446E و 471B و دستورالعمل سرویس 14 اجباری شده است، از پیش ترکیب شده است. برای استفاده در موتورهای هواپیماهای پیستونی و پیستونی شعاعی مخالف که در آن سایش بالابر بادامک نگران کننده است، توصیه می شود.

دو نوع اساسی از روغن های هوانوردی مورد تایید FAA وجود دارد که در موتورهای پیستونی هواپیماهای عمومی استفاده می شود.

1. کانی مستقیم

2. پراکنده بدون خاکستر (میلادی)

بسیاری از موتورهای Lycoming از روغن معدنی مستقیم برای مقاصد نفوذی با موتور جدید، بازسازی شده یا تعمیرات اساسی استفاده می کنند. اپراتورها باید پس از انجام "شکست" به روغن AD تغییر وضعیت دهند. در موتورهایی که از روغن معدنی مستقیم فراتر از دوره شکست معمولی (25 تا 50 ساعت) استفاده می کنند، تعویض بعدی به روغن AD باید با احتیاط انجام شود زیرا رسوبات لجن شل شده ممکن است مسیرهای روغن را مسدود کند. صفحه های روغن باید بعد از هر پرواز بررسی شوند تا زمانی که لخته های لجن دیگر ظاهر نشوند.

موتورهای Lycoming که قرار است با روغن AD شکسته شوند شامل همه مدل های توربوشارژ، O-320-H و O/LO-360-E می شوند.

از آنجایی که روغن‌های پراکنده بدون خاکستر مورد تأیید FAA در حال حاضر حاوی مواد افزودنی هستند که آنها را نسبت به روغن معدنی مستقیم برتری می‌دهند، استفاده از افزودنی‌های روغن اضافی در موتورهای Lycoming بسیار محدود بوده است. تنها افزودنی تایید شده توسط Lycoming، Lycoming شماره قطعه LW-16702 است که یک افزودنی روغن ضد خراش و ضد سایش است. خط مشی حاکم بر استفاده از این افزودنی روغن در آخرین ویرایش های بولتن های خدمات 446 و 471 و در دستورالعمل خدمات 1409 بیان شده است. این نشریات استفاده از LW-16702 را برای همه موتورهای رفت و برگشتی Lycoming به جز موتورهایی که از سیستم اصطکاکی و سیستم کلاچ روغن مونتاژی معمولی استفاده می کنند، تأیید می کنند. استفاده از LW-16702 در مدل های خاص موتور مورد نیاز است. این مدل ها 0-320-H، O-360-E، LO-360-E، TO-360-E، LTO-360-E، TIO و TIGO-541 هستند.

روغن موتور تمیز برای عمر طولانی موتور ضروری است و فیلتر روغن با جریان کامل نسبت به روش‌های قدیمی‌تر فیلتراسیون بهبود بیشتری دارد. به طور کلی، تجربه خدمات نشان داده است که استفاده از فیلترهای خارجی روغن می تواند زمان بین تعویض روغن را افزایش دهد، البته در صورتی که عناصر فیلتر در هر تعویض روغن تعویض شوند. با این حال، عملیات در مناطق گرد و غبار، آب و هوای سرد و جاهایی که پروازهای نادر با دوره‌های بیکاری طولانی انجام می‌شود، علیرغم استفاده از فیلتر روغن، نیاز به تعویض روغن به نسبت بیشتری دارد.. روغن و عنصر فیلتر روغن باید به طور معمول پس از هر 50 ساعت کارکرد موتور تعویض شوند و فیلتر باید باز شود تا مواد محبوس شده در فیلتر برای شواهد آسیب داخلی موتور بررسی شود. در موتورهای جدید یا به تازگی تعمیرات اساسی، ممکن است برخی از ذرات کوچک براده های فلزی پیدا شود، اما اینها خطرناک نیستند. فلزی که پس از دو یا سه تعویض اول روغن پیدا می شود باید به عنوان نشانه ای از ایجاد یک مشکل جدی در نظر گرفته شود و باید یک بررسی کامل انجام شود. فیلتر روغن آلاینده هایی مانند آب، اسیدها یا لجن سرب را از روغن پاک نمی کند. این آلودگی ها با تعویض روغن از بین می روند.

فیلتر روغن برای موتورهای با تراکم بالا یا قدرت بالاتر اهمیت بیشتری دارد. برخی از سازندگان هواپیما موفقیت خوبی در موتورهای چهار سیلندر کوچک و کم تراکم بدون استفاده از فیلتر جریان کامل داشته اند. به طور کلی، این موتورها می توانند تا زمانی که روغن به طور مداوم تعویض شود و عملیات و تعمیر و نگهداری مطابق با توصیه های سازنده بدنه و موتور انجام شود، به عمر تعمیرات اساسی مورد انتظار خود دست پیدا کنند.

آخرین ویرایش دستورالعمل خدمات Lycoming 1014 توصیه هایی را برای روغن های روانکاری، فواصل تعویض روغن و خرابی موتور ارائه می دهد. خلبانان و مکانیک ها باید بدانند که از چه وزن، نوع و مارک روغنی در موتور در حال سرویس استفاده می شود. در هر تعویض روغن، این اطلاعات خاص باید در دفترچه موتور ثبت شود. به جز به عنوان یک اقدام موقت در مواقع اضطراری، روغن های مختلف نباید مخلوط شوند. اختلاط مداوم و بی رویه روغن ها ممکن است مشکلاتی در مصرف روغن ایجاد کند یا حلقه های کنترل روغن و صفحه روغن را مسدود کند.

مصرف روغن یک روند بسیار مهم برای نظارت بر سلامت موتور است. اپراتور و افراد تعمیر و نگهداری باید تاریخچه کلی مصرف روغن در طول عمر موتور را بدانند. در یک موتور در حین نشستن رینگ های پیستون جدید معمول است که مصرف روغن ممکن است نامنظم یا زیاد باشد. اما پس از نشستن رینگ ها، معمولاً در 25 تا 50 ساعت اول، مصرف روغن باید کمتر از حداکثر محدودیت های تعیین شده توسط سازنده باشد. بعداً، در طول عمر موتور، اگر مصرف روغن در مدت 25 ساعت افزایش قابل توجهی داشته باشد، این می‌تواند یک سیگنال خطر احتمالی باشد و نیاز به بررسی دارد. صفحه های روغن و فیلتر باید به دقت از نظر علائم فلزی مشاهده شود. پرسنل تعمیر و نگهداری باید با استفاده از تجهیزات فشار دیفرانسیل سیلندرها را چک کنند و همچنین داخل سیلندرها را با بورسکوپی یا چراغ غاز نگاه کنند تا شرایط غیرعادی را تشخیص دهند.