Тепловой режим автомобильного мотора

При сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) выделяется тепло. Критические температуры, при которых возможно повреждение термически нагруженных деталей:

Температура жидкости в системе охлаждения задается в пределах — 80 — 90°C. Она поддерживается конструктивно: термостат, радиатор, включающийся по сигналу температурного датчика вентилятор принудительного охлаждения. Моторное масло при этом нагрето несколько выше — в среднем до 90 — 100°C.

Функции масла и режимы смазывания

Моторное масло выполняет следующие задачи:

• отводит тепло от зоны трения, способствуя снижению рабочей температуры;
• уносит механические частицы, предотвращая абразивный износ;
• нейтрализует агрессивную среду, препятствуя коррозионному изнашиванию;
• сдерживает прорыв газов, уплотняя рабочую камеру.

Существует 2 основных вида масляного взаимодействия: граничное и гидродинамическое.

1. При первом режиме смазка поступает к трущимся поверхностям без напора и смачивает их, сокращая износ. Смазывающий продукт непрерывно обновляется разбрызгиванием или с помощью форсунок. Таким способом смазываются: шатунно-поршневая группа (включая поршни с кольцами), зубчатая цепь, рокеры, клапаны и ряд других деталей.
2. Гидродинамическое смазывание — когда смазывающая жидкость подается в область трения от напорного маслонасоса. При этом образуется масляный клин, заставляющий внутреннюю деталь «всплывать» на масляной пленке, благодаря чему между поверхностями образуется зазор, исключающий прямой механический контакт. Пример — смазка подшипников коленчатого и распределительного вала.

Роль вязкости смазочных масел

Одной из характеристик моторного масла является его динамическая вязкость, измеряющаяся в сантистоксах. Этот параметр оказывает влияние на долговечность работы автомобильного двигателя и обычно указывается в мануале транспортного средства.

Кроме технических особенностей мотора на выбор вязкости смазочного материала оказывают и сезонные температуры эксплуатации. С повышением температуры вязкость масла уменьшается, с понижением — увеличивается. Поэтому для зимы она должна быть меньше, для лета — больше.

В наиболее используемых всесезонных маслах содержатся специальные компоненты — вязкостные присадки, призванные обеспечить требуемую вязкость при повышенной температуре. Кроме того, необходимо поддерживать в определенных пределах и рабочую температуру масла.

Негативные явления в ДВС из-за нарушений теплового режима

Причиной старения моторного масла являются окислительные процессы элементов углеводородной группы, происходящие в масляной основе. При этом выделяются продукты реакции в виде различных отложений: нагары, лаки, шламовые осадки. Наибольшее влияние на это оказывают температурные условия.

Нагар — это твердая субстанция в виде сажи, являющаяся продуктом окисления углеводородов. Сюда же входят несгоревшие элементы топлива (железо, свинец), а также различные механические примеси. Нагар вызывает всевозможные нарушения нормального рабочего процесса (детонацию, калильное зажигание и некоторые другие).

Лак — результат окисления масляной пленки, покрывающей контактирующие поверхности, под действием высокой температуры в камере сгорания. До 80% его объема занимает углерод, остальное — кислород, водород и зола. Лаковое покрытие ухудшает теплопередачу через масляную пленку и приводит к опасному перегреву поршня и цилиндра. Наиболее опасно отложение лака в поршневых канавках, приводящее к залеганию колец вследствие «коксования». Последнее представляет собой симбиоз нагара и лаковой пленки.

Шламы — смесь продуктов низкотемпературного окисления углеродных соединений с водными и эмульсионными загрязнениями. Причинами их возникновения являются: недостаточная температура двигателя, низкое качество масла, особенности конструкции мотора, а также режим эксплуатации.

Оптимальная температура смазочной жидкости

Советские ученые из НАМИ определили наиболее благоприятную температуру работающего двигателя, при которой износ деталей является минимальным. Как для карбюраторных, так и для дизельных моторов нужно, чтобы температура масла в нормально работающем двигателе находилась в интервале 70 — 80°C.

Для достижения указанных значений охлаждающая жидкость на современных двигателях в нормальных условиях эксплуатации не нагревается выше 80 — 90°C. С учетом этого, оптимальной температурой масла считается 90 — 105°C, или на 10 — 15 градусов горячее охлаждающей среды.

Недостаточная рабочая температура

Если масло холоднее 90°C, эффективность работы двигателя снизится, с одновременным уменьшением его ресурса. Поршневые юбки, охлаждаемые смазывающей жидкостью, расширятся меньше, чем при расчетной температуре.

Из-за увеличения тепловых зазоров между поршнем и цилиндром уменьшится компрессия, а значит — снизится эффективность рабочего процесса. Кроме того, смазка начнет разбавляться горючим, что приведет к образованию сажи и увеличению расхода топлива.

Еще одним негативным следствием недостаточно нагретого масла является выделение кислот из отходов рабочего процесса. В цилиндрах двигателя всегда присутствует влага, попадающая с атмосферным воздухом. При нормальном температурном режиме вода почти полностью испаряется.

Когда масло недостаточно горячее, условия для образования кислот становятся благоприятными. Кислотные составляющие способны реагировать с легкими металлами, в результате чего двигатель не прослужит ожидаемого срока.

Чем опасен перегрев масла

Избыточный нагрев смазочной жидкости намного опаснее предыдущего случая. До того как рабочая температура масла не выходит из допустимых границ, детали, работающие в гидродинамическом режиме смазывания (шатунные и коренные шейки коленвала), не имеют механического контакта между собой.

После нагрева масла выше 105°C, вязкость его уменьшается, и оно становится более текучим. При этом под действием нагрузки масляный зазор теряет свою несущую способность, и взаимодействующие детали вступают в соприкосновение.

С этого момента за счет трения начинают разогреваться трущиеся детали, а тепловой зазор между ними сокращается. Повышающаяся температура масла приводит к его окислению, теоретически это можно выявить с помощью лабораторного анализа. Когда масло нагревается выше 125°C, оно становится настолько текучим, что просачивается сквозь маслосъемные кольца и проникает в рабочую полость цилиндра, где и происходит его угар.

Из-за увеличивающегося расхода масло приходится доливать, при этом все масляные присадки обновляются, и результаты анализа оказываются недостоверными. Двигатель начинает усиленно изнашиваться, но это часто списывают на плохую работу смазочной системы.

И только после поломки мотора можно обнаружить, какая причина способствовала печальному исходу. При масляном голодании был бы поврежден маслонасос, а на поршнях могли быть задиры. А в этом случае насос исправен, но задраны шейки коленвала.

Заканчивая статью, хотелось бы посоветовать водителям, желающим сохранить здоровье своего железного «коня», не допускать длительной езды на больших оборотах, следить за температурой моторного масла, своевременно производить его замену и заливать проверенный продукт с рекомендованной автопроизводителем вязкостью.

Какой бывает температура масла в двигателе внутреннего сгорания

• Основные функции моторных масел
• Устройство системы смазки
• Диапазон изменения температуры масляного состава
• Вязкостно-температурные характеристики

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) таков, что результатом его работы является большое выделение тепла. Жар внутри мотора, особенно в его цилиндропоршневой группе, достигает 300°С и выше, если рассматривать дизельные двигатели. Поэтому температура масла в двигателе достигает больших колебаний по мере того, как смазочная жидкость перемещается по системе смазки внутри ДВС.

Основные функции моторных масел

Автомобильный мотор имеет множество узлов и деталей. Их поверхности постоянно соприкасаются, создавая между собой трение. Результат этого явления – повышенный износ. Кроме того, на трение тратится значительная часть КПД двигателя, который преобразуется в тепло.

Высокие температуры провоцируют расширение материалов, из которых изготовлены детали. Расширительные процессы сопровождаются уменьшением зазора между соприкасающимися поверхностями. Наступит момент, когда этот зазор попросту исчезнет, и ДВС заклинит – вот что произойдёт, если агрегат будет работать без моторного масла.

Моторное масло выполняет важнейшую функцию, без которой агрегат просто не сможет работать. Оно снижает коэффициент трения, образуя тонкую масляную плёнку между соприкасающимися поверхностями. Кроме того, смазка увеличивает КПД движка и уменьшает износ деталей, способствует меньшему выделению тепла, а также эффективно отводит его от трущихся поверхностей. Кроме этих функций реализуются и другие:

• Активно удаляются побочные продукты сгорания топлива – нагар, шлаки и другие отложения, благодаря детергентным (моющим) добавкам.
• Антикоррозийная защита предотвращает преждевременное разрушение деталей мотора от коррозии.
• Диспергирующие – стабилизирующие компоненты позволяют удалять микроскопические нерастворимые частицы, адсорбируя их в свой состав. Они находятся в состоянии взвеси и удаляются из рабочей жидкости фильтром.
• Смазывающий состав имеет приблизительно одинаковую вязкость при большом разбросе температур, что очень важно для нормального функционирования мотора. Это достигается применением модификаторов вязкости или загущающих присадок. Они повышают такой параметр, как индекс вязкости.
• Вспенивание жидкости – очень опасный процесс, приводящий к масляному голоданию деталей движка. Чтобы этого не случилось, к смазочному составу добавляют противопенные присадки.
• Депрессорные добавки обеспечивают малую вязкость и хорошую текучесть масляного состава при низких температурных показателях, что позволяет заводить мотор без проблем и хорошо его смазывать, пока не разогреется.

Устройство системы смазки

Наиболее удачные смазочные системы обеспечивают разную подачу смазки, зависящую от функциональных особенностей деталей. К самым ответственным узлам и деталям масло приходит под давлением. Менее нагруженные участки получают его путём разбрызгивания или естественной течи. Такие смазочные системы принято называть комбинированными.

Для обеспечения давления рабочей жидкости внутри магистрали применяется масляный насос. Испытывая такое давление, смазывающая жидкость из картера двигателя подаётся к масляному фильтру. Там она очищается и поступает к подшипникам, обеспечивающим вращение коленчатого вала. Дальше – к пальцам поршней, распределительному валу, коромыслам клапанов. Если есть турбина, масло потребуется её валу, на котором она вращается. Кроме того, происходит отвод тепла от внутренней поверхности поршней. Смазка уплотняет зазор между маслосъёмными, а также компрессионными кольцами поршней и цилиндрами мотора, не даёт им «залегать». Жидкость попадает туда, разбрызгиваясь из форсунок в нижней части цилиндропоршневого блока.

Далее смазка возвращается обратно к поддону картера. По дороге она разбрызгивается кривошипно-шатунным механизмом, создавая туман. Он смазывает все детали, которые обволакивает. Из тумана смазка конденсируется, возвращаясь к исходному состоянию и положению. Таким образом, цикл повторяется вновь и вновь.

Диапазон изменения температуры масляного состава

Рабочая температура масла изменяется в широких пределах – от окружающего воздуха до 180 градусов при прохождении цилиндропоршневой группы. При этом металлические поверхности поршней и цилиндров нагреваются до 300°С. Циркулируя по двигателю, масляный состав имеет свойство испаряться и угорать. Для того чтобы пары углеводородов не воспламенились внутри мотора, необходимо, чтобы их температура горения была выше той, до которой они обычно нагреваются. Эта способность определяется таким важным параметром, как температура вспышки масла.

Чтобы определить этот параметр, маслопомещают внутрь тигля. Затем его нагревают до тех пор, пока испарения не начнут вспыхивать от пламени. Температура тут же замеряется. Обычно она составляет от 220°С и выше. Этого достаточно, чтобы пары рабочей жидкости не загорались внутри мотора. Такой параметр не является критичным, поэтому производители не указывают на канистрах, какова температура воспламенения масла.

Кстати, дизельные пары вспыхивают при гораздо более низкой температуре, составляющей порядка 55–60°С. Имея эффективное водяное охлаждение, удаётся снизить верхнюю температурную границу работы масляного состава до 105–115°С, что является довольно существенным показателем.

Вязкостно-температурные характеристики

От вязкостных характеристик смазочных материалов зависит стабильность и эффективность их работы. Вязкость, а также индекс вязкости, одни из важнейших показателей, так как они изменяются при переходе от очень низких (-40°С) до высоких рабочих температурных режимов силового агрегата.

Согласно классификатору американского Общества автомобильных инженеров SAE, моторные масла бывают зимними (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W), летними (20, 30, 40, 50, 60), а также всесезонными, которые принято использовать повсеместно – например, 5W30 или 10W40. На диаграмме представлены температурные диапазоны использования тех или иных продуктов. Очень важным показателем является уровень вязкости в холодное время, а также температура застывания масла. То есть, например, смазка 0W30 позволит запустить двигатель при -40°С, обеспечивая его нормальную проворачиваемость. 5W30 сделает то же самое до -35°С и так далее.

Очень опасен для мотора перегрев смазочных материалов. Если состав будет нагреваться до +125°С и выше, он потеряет свою вязкость и не сможет образовывать масляную плёнку. Поэтому будет проникать в камеру сгорания сквозь кольца поршней, сгорая там вместе с топливом. Так образуются сажевые отложения, смазка угорает. Вот почему периодически требуется проверка уровня масляного состава. Бывает так, что несоответствие вязкости приводит к расходу смазочной жидкости до 1 литра на 100–200 километров пробега.

Очень важно использовать рабочие жидкости с той вязкостью, которую рекомендует производитель. Данный параметр можно определить по сервисной книжке, выдаваемой к каждому автомобилю.

Температурный режим работы моторного масла

Работа двигателей внутреннего сгорания часто проходит при высоких температурах. Чтобы защитить силовой агрегат от негативных последствий такого воздействия используются моторные масла. Именно поэтому к данным продуктам предъявляется большое число требований по качеству и эксплуатационным характеристикам. Одно из главных свойств моторного масла — это вязкость.

Вязкость смазочной жидкости

Смазочная жидкость призвана выполнять главную свою функцию — защищать силовой агрегат от сухого трения, так как при таких условиях детали и механизмы быстро изнашиваются, что в свою очередь приводит либо к локальной поломке, либо к полному выходу из строя двигателя. Поэтому смазка должна обладать хорошей вязкостью и прокачиваться по маслоканалам.

При разработке двигателей для автомобилей специалистами берутся во внимание все характеристики базовых масел — рабочие температуры, при которых смазочная жидкость не теряет своих качеств, а также антикоррозийные, антикислотные, противоизносные свойства и многие другие важные показатели. Обычно используется какое-то конкретное горючее, под которое «создаётся» силовой агрегат. Также учитываются все возможности изменения параметров моторного масла под различными воздействиями. Один из таких параметров — вязкость.

Эксперимент масла Mercedes на вязкость

Показатель вязкости свидетельствует о том, какие температурные нагрузки может выдержать смазочная жидкость. Также немаловажным является испаряемость продукта, которая связана с температурой вспышки. Её определяют при помощи подогрева жидкости в специальном приборе — тигле. Смазка не просто вспыхивает, а горит — выясняют это, проводя зажжённой спичкой или фитилем над жидкостью. При этом диапазон температурных изменений допустим до 2 градусов в минуту.

Оптимальный температурный режим, при котором горючее не начнёт кипеть, может быть равен 225 градусам по Цельсию.

Высокотемпературный режим работы силового агрегата

Высокотемпературные условия эксплуатации масел могут соответствовать:

• Допустимому уровню;
• Температуре кипения.

Температурные условия эксплуатации двигателя должны соответствовать оптимальным показателям, чтобы не допускать перегрева силового агрегата, что повлечёт понижение мощностных характеристик, а в худшем случае — поломки.

Что за средство для удаление царапин?

Нам постоянно поступают вопросы в комментарии что это за такие средства «жидкое стекло», и вообще что за куча рекламы по авто тематики сейчас на рынке. В итоге решили проверить на практике, на сколько это правда. Скажем так, использовали 3 средства. Одно средство зарекомендовало себя так себе, после нанесения осталось на этом месте выгорелое пятно. Второе средство, при нанесении не показало вовсе никакого эффекта.

Третье средство SILANE GUARD, по началу так же ощущалось что не будет эффекта. но тем не менее после того как раствор побыл на поверхности несколько минут, эффект был прекрасным. Конечно, не так все красиво как рекламируют.

Вели дискуссию на местном СТО, сказали что средства да, действенные, но их нужно применять только согласно инструкции. А не как кому вздумается.

В случае достижения состояния кипения моторное горючее может нести угрозу нормальной работе силового агрегата. При кипении в смазке возникают пузырьки и от неё исходит чёрный дым. Такое состояние достижимо при температурном показателе в 250 градусов по Цельсию. При этом вязкость вещества понижается, что сказывается на всём двигателе, его деталях и механизмах.

Нагретая до 125 градусов смазочная жидкость начинает гореть вместе с горючим, но определить это по выхлопным газам невозможно. Зато другой фактор выдаст это: смазка начнёт очень быстро расходоваться, вследствие чего владельцу автомобиля придётся чаще её добавлять. Доводить смазочную жидкость до состояния кипения категорически запрещено, так как это состояние неизменно повлечёт за собой поломки двигателя.

Температура вспышки и застывания

Вспышки являются состоянием, при котором на смазке появляется горючее. Достичь такого состояния можно, если поднести к смазочному составу газовое пламя. Под воздействием теплоты приводит к тому, что масляные пары концентрируются (именно они отвечают за воспламенение). Температурные состояния вспышки и воспламенения могут различаться в зависимости от способа, которым проводится испытание и аппарата. Температурное состояние вспышки и воспламенения говорят о степени очистки смазочного продукта, а также типе и являются показателями летучих свойств.

Анализ температуры вспышки в открытом тигле

Внимание! Температуры вспышки и воспламенения не являются характеристикой работы смазочной жидкости в силовом агрегате.

Температурой застывания называется такое состояние смазочного вещества, при котором оно теряет свою вязкость и становится неподвижным. Процесс застывания масел характеризуется резким повышением уровня вязкости и кристаллизацией парафиновых веществ. Это состояние достигается во время низкотемпературной эксплуатации смазки, которая в итоге становится более твёрдой и пластичной. Температурные условия застывания соответствуют пределу низкотемпературной эксплуатации вещества.

Зависимость температуры вспышки и застывания от вязкости моторного масла

Каждый из данных показателей можно определить, если знать вязкость смазочной жидкости. Температурные условия вспышки соответствуют предельным высокотемпературным условиям эксплуатации масла. Температурные условия застывания соответствуют предельным низкотемпературным показателям.

Пределы низких и высоких температур работы масел содержатся в классификации SAE, разработанной Американским Сообществом Автоинженеров. Данная система классификации подразделяет все смазочные жидкости на три категории: зимние, летние и всесезонные.

Масла каждого типа обладают своими свойствами, способствующими надёжной защите двигателя от различных негативных механических воздействий (сухое трение и засорение внутренних стенок силового агрегата и каналов обслуживающих систем гарью) и химических (коррозия, кислотность). Каждое из масел классифицируется по двум параметрам: среди них рабочая вязкость вещества, а также диапазон температур, в котором смазочная жидкость не теряет своих качеств.

Для каждого типа смазочной жидкости в классификации SAE есть свои показатели температурных пределов, а также степень вязкости. Например, для летних масел низкотемпературные условия не указываются, так как по умолчанию такие смазки начинают густеть уже при 0 градусов по Цельсию.

Температура застывания для зимних масел можно определить по маркировке: индекс 0w говорит о том, что данная смазочная жидкость сможет быть эффективна при -40, но процесс замерзания может начаться и при такой температуре.

Температура вспышки для летних масел также можно определить по маркировке: индекс 30 говорит о том, что данная смазочная жидкость сохраняет свои свойства при +30. При повышении этого показателя начнётся процесс кипения моторного масла в двигателе.

Температурный диапазон всесезонных масел намного шире, а значит, для данных смазочных жидкостей необходимо смотреть показатель, как низкотемпературной эксплуатации, так и высокотемпературной.

Для того чтобы смазка хорошо защищала двигатель внутр. сгорания, необходимо, чтобы данная рабочая жидкость не достигала состояния кипения или не замерзала. При выходе за предельные температурные значения масла теряют свои положительные свойства, что приводит к поломкам в двигателе или вовсе полному выходу его из строя. Поэтому выбирать какая рабочая смазка будет обслуживать силовой агрегат нужно с учётом многих факторов.

Таким образом, определить, какая должна быть температура кипения или застывания моторного масла, можно по таблице вязкости, относящейся к классификации SAE.

И немного о секретах Автора

Моя жизнь не только связана с авто, а именно ремонтом и обслуживанием. Но и так же я имею хобби как все мужчины. Мое хобби — рыбалка.

Я завел личный блог в котором делюсь своим опытом. Много чего пробую, различные методы и способы для увеличения улова. Если интересно, можете прочитать. Ничего лишнего, только мой личный опыт.

Источник http://avtodvigateli.com/motornye-masla/teplovoj-rezhim-motora.html
Источник http://motoroilclub.ru/harakteristiki/temperatura-masla-v-dvigatele.html
Источник Источник http://maslodoc.ru/vyibor-masla/temperaturnyj-rezhim-raboty-motornogo-masla