К смазочным материалам, используемым в автомобиле, и к моторному маслу в частности предъявляется ряд требований, которые связаны не только с особенностями физико-химических процессов, происходящих при работе мотора, но и с условиями эксплуатации.
Чтобы иметь представление о том, какие факторы влияют на смазочные материалы ДВС, следует рассмотреть основные понятия описывающие температурно-зависимые свойства:
- Температура (t°) вспышки;
- t° кипения;
- Эксплуатационная t°.
Температурный режим работы моторного масла
Смазочные вещества применяются исключения сухого контакта соприкасающихся движущихся частей механизмов ДВС. Они предназначены для создания границы скольжения и разделения трущихся деталей. Температура вспышки связана с таким параметром, как испаряемость.
Моторное масло имеет ряд характеристик, включая вязкость. Вязкость напрямую зависит от температуры. Диапазон рабочих температур ДВС заставляет производителей учитывать изменение вязкости начиная с момента запуска мотора до выхода на оптимальный режим.
Чтобы при эксплуатации детали и механизмы ДВС были защищены от трения и износа, моторные жидкости должны сохранять свои основные эксплуатационные свойства в условиях высоких температур.
Качество смазки характеризуется вязкостными показателями и температурой вспышки. Температура кипения масла в двигателе должна соответствовать допустимым показателям. Закипание может происходить при повышении нагрузки или при использовании некачественного масла. Это может привести к поломке силового агрегата.
[good]В определении характеристик моторных масел важны два показателя: допустимый предел повышения и температура кипения.[/good]
Коэффициент допустимости указывает на оптимальное нагревание смазочной жидкости. При этом важно, чтобы изменение вязкостных показателей масла не отставало от повышения до рабочей температуры.
Чем меньше время этого отставания, тем легче мотору справляться с нагрузкой. В таком случае даже при сильном нагреве защита двигателя от износа будет высокой. Пренебрежение этими показателями ведет к повышенному износу деталей и узлов мотора.
Система смазки двигателя
Смазка трущихся частей ДВС осуществляется непрерывно во время его работы. Простейшая система состоит из масляного насоса, обеспечивающего циркуляцию, фильтра и каналов в головке и блоке цилиндров, коленчатом вале и т.д., по которым лубрикант подается в места контакта.
Как правило, система смазки имеет несколько датчиков, контролирующих важнейшие параметры системы:
- Датчик уровня — оповещает водителя о том что снизился уровень, и требуется пополнение или замена;
- Датчик температуры — в основном встречается на спортивных автомобилях, двигатели которых постоянно испытывают колоссальные нагрузки;
- Датчик давления — предупреждает о падении давления в системе смазки. Причиной могут быть засорившийся или неисправный фильтр или засорение масляной магистрали.
Определение испаряемости моторного масла
Для определения температуры, при которой происходит вспышка паров легких углеводородов.ю содержащихся в моторном масле, его нагревают в специальном тигле до тех пор, пока пары не начнут вспыхивать от открытого пламени.
Вспышки в работающем моторе не происходит, но лубрикант может испаряться и происходит так называемый угар. Это медленный и незаметный процесс, и датчик уровня масла в итоге только констатирует факт. Методика определения t° вспышки регламентируется ГОСТ 6356.
У моторного масла две взаимозависимые характеристики — это вязкость и температурный режим. С повышением t° вязкость снижается и наоборот, при низких температурах оно становится более вязким. В описании смазочного материала в эксплуатационных характеристиках всегда указываются оба параметра.
Вспышки летучих углеводородов происходят при достижении определенной температурной отметки, за которой начинается процесс их кипения и испарения. Хорошим показателем считается t° вспышки от 225°Цельсия и выше, для сравнения, пары дизельного топлива вспыхивают при +55°.
В низкокачественных нефтепродуктах с низкой вязкостью содержится большой процент легких фракций которые выгорают и, как результат, снижается объем смазочной жидкости, о чем извещает датчик.
Температура вспышки — это характеристика в большей степени имеющая лабораторно-промышленное хождение, и на которую подавляющее большинство автовладельцев внимание не обращают. Производители также не акцентируют внимание потребителей на t° вспышки, не указывая ее на упаковках моторных масел.
Условия эксплуатации
Рабочий диапазон температур моторного масла лежит в пределах от -40 до +180 градусов. Промышленностью выпускаются моторные смазки с различными вязкостно- температурными характеристиками, соответствующими требуемым параметрам, которые в свою очередь продиктованы особенностями силовой установки и климатом.
Так, в дизельном ДВС иные условия, более высокие температуры и состав топлива, требующие моторных масел особой рецептуры.
Характеристики моторного масла могут варьироваться в зависимости от структуры его основы и набора модифицирующих присадочных компонентов, которые не позволяют составу становиться более или менее вязким в различных температурных условиях, сохраняя смазывающие свойства.
От условий окружающей среды зависят такие параметры, как проворачиваемость и прокачиваемость.
Низкотемпературные моторные масла
Свойства низкотемпературных моторных смазок позволяют эксплуатировать транспортное средство в холодных климатических условиях, при этом сохраняя все оптимальные рабочие параметры — вязкость, текучесть и адгезию к металлическим поверхностям.
Известно, что система смазки двигателя функционирует в двух режимах одновременно, осуществляя смазку трущихся деталей под давлением и без давления. Давление обеспечивает насос шестереночного роторного или иного типа.
Под давлением обычно смазываются поверхности коленчатого и распределительного валов и других моторных узлов, капельная смазка поршней происходит за счет разбрызгивания масла движущимися частями.
В условиях низких температур, оно становится более густым и возрастает усилие на стартере для поворота коленчатого вала мотор с трудом заводится и горит датчик «давление масла». Смазка застывает из-за содержащихся в нем углеводородов парафинового происхождения с высокой t° кипения, которые имеют свойство кристаллизоваться при низких температурах.
Низкотемпературные смазки содержат малое количество парафиновых углеводородов и специальные присадки, не позволяющие смазке густеть на морозе. Для подогрева моторного масла в некоторых марках машин есть функция принудительного разогрева картера, облегчающая холодный запуск.
Влияние высоких температур
Переход вещества из жидкого состояния в газообразное может быть выражен простым испарением либо происходить в фазе кипения жидкости. Диапазон кипения большинства моторных смазок лежит за пределами нормальных эксплуатационных параметров ДВС.
Высокие температуры в камере сгорания разлагают попавшие туда частицы смазки на простейшие соединения в виде сажи, часть которой выносится выхлопными газами, а часть оседает в виде нагара на кольцах и поршне.
Высокотемпературные процессы окисления моторных масел способствуют образованию лаковых отложений на внутренних поверхностях двигателя. Чем ниже качество моторного масла тем ниже его точка кипения.
В автомобильных двигателях внутреннего сгорания охлаждение как правило жидкостное. Датчик температуры на большинстве автомобилей срабатывает при достижении порогового значения 85-90 градусов, включая принудительное охлаждение двигателя.
Система охлаждения двигателя конструктивно соседствует с системой смазки, поэтому для кипения моторного масла потребуется прогреть мотор до такой температуры при которой раньше начнет испаряться охлаждающий агент. Для справки, средняя t° кипения антифриза на основе этиленгликоля 120-125 градусов.
Снижение температуры моторного масла
В спортивных автомобилях с форсированными бензиновыми двигателями t°моторного масла не должна выходить за пределы рабочих температур. Во избежание перегрева масла на силовой агрегат устанавливается система охлаждения состоящая из масляного радиатора, трубопроводов и специального переходника под масляный фильтр.
В этот же контур часто устанавливается датчик температуры, если машина им штатно не укомплектована с завода. Такая дополнительная функция охлаждения способствует лучшей теплоотдаче мотора работающего с большой нагрузкой.
Понимание таких терминов как t° вспышки, вязкость, тепловой режим и диапазон эксплуатационных температур — это всего лишь минимум знаний о моторной смазке, нужных автолюбителю. Если более углубленно рассматривать каждый параметр, то можно узнать, что t° вспышки, скажем, синтетических масел в среднем ниже, чем у натуральных.
За физическими процессами стоят химические превращения сложных веществ, о которых не расскажет датчик температуры или датчик давления масла, — разработчики тратят огромные средства на создание новых химических соединений-присадок, улучшающих свойства смазочных материалов.
Виды масел в зависимости от температурного режима
Вязкость определяется по международному стандарту SAE J300 и подразделяет все смазочные материалы на три основных вида — летние, зимние и всесезонные.
К летним относятся масла, имеющие следующий показатель SAE:
- 20;
- 30;
- 40;
- 50;
- 60.
Зимние масла имеют свои преимущества:
- невысокая стоимость;
- невысокая вязкость, благодаря которой запуск холодного двигателя при минусовой температуре происходит лучше, чем с применением всесезонных жидкостей;
- высокая стойкость к деструкции.
К ним относятся следующие виды:
- SAE 0W;
- SAE 5W;
- SAE 10W;
- SAE 15W;
- SAE 20W.
Самыми распространенными являются всесезонные жидкости. Они также имеет свои достоинства, а наиболее главным следует считать его использование в любое время года. Благодаря имеющимся в составе полимерным присадкам, оно способно изменять степень вязкости относительно окружающей температуры.
Кроме того, оно имеет хорошие энергосберегающие свойства, благодаря которым силовой агрегат работает в жаркую погоду более экономичней, чем при использовании летнего типа масел.
Всесезонные:
- SAE 0W-30;
- SAE 0W-40;
- SAE 5W-30;
- SAE 5W-40;
- SAE 10W-30;
- SAE 10W-40;
- SAE 15W-40;
- SAE 20W-40.
Благодаря прекрасно сбалансированным показателям, всесезонки показывают хорошие результаты в работе с критическими температурами.
Чтобы подобрать для двигателя автомобиля наиболее подходящее по вязкости масло, следует опираться на два основных показателя:
- в каких климатических условиях эксплуатируется автомобиль;
- сколько лет эксплуатируется двигатель.
Опираясь на первый показатель, для регионов с высокой температурой воздуха следует выбирать жидкости с более высоким показателем вязкости. Данный параметр представлен цифрой, находящейся перед буквой «W».
Так, к примеру, при эксплуатации транспортного средства при температуре воздуха от -10 и до +45 следует выбирать SAE 20W-40.
Второй параметр: в этом случае следует выбирать смазку согласно выработанному ресурсу двигателя. Так для нового двигателя следует подбирать меньшую вязкость, а для мотора постарше — более вязкое масло. Это необходимо для того, чтобы более выработанные детали, имеющие между собой значительно увеличенные зазоры, могли более или менее нормально функционировать.
Помните, что любая смазка содержит показатели вязкости как при низких, так и при высоких температурах, поэтому при выборе это следует обязательно учитывать. Чем выше первая цифра (стоящая перед буквой W), тем рабочий диапазон на низких температурах будет меньше. Чтобы произвести расчеты — необходимо от цифры 40 отнять первый показатель смазки.
[good]К примеру, масло со значением 5W20 имеет температурный диапазон -35˚ С и -30˚ С.[/good]
Второе число, расположенное после буквы «W», дает понятие высокотемпературной вязкости. Если не вдаваться в технические тонкости, то можно сказать так — чем больше второе значение — тем выше будет вязкость масла при высоких температурах.
Диапазоны рабочих температур для разных масел по SAE
Основываясь на спецификацию SAE, все масла можно расшифровать по температурному режиму и определить для себя диапазон их использования.
По классу вязкости и температурному режиму жидкости имеют следующий диапазон:
- 5 W-30 — для работы при температуре от -25˚ С и до +20˚ С;
- 5 W-40 — для работы от -25˚ С и до +35˚ С;
- 10 W-30 — для работы от -20˚ С и до +30˚ С;
- 10 W-40 — для работы от -20˚ С и до +35˚ С;
- 15 W-30 — для работы при температуре от -15˚ С до +35˚ С;
- 15 W-40 — для работы при температуре от -15˚ С до +45˚ С;
- 20 W-40 — для работы при температуре от -10˚ С до +45˚ С;
- 20 W-50 — для работы при температуре от -10˚ С до +45˚ С и более.
Однако, в подборе наиболее подходящего масла в первую очередь необходимо руководствоваться информацией, которую предоставляет завод-изготовитель.
Чем опасна высокая температура в двигателе
Температурный диапазон автомасел достаточно широк. При прогреве силового агрегата до рабочего состояния вязкость моторной жидкости демонстрирует нормальные показатели. При перегреве эти показатели начинают снижаться, смазывание ухудшается, а масляная пленка не способна удержаться на поверхности деталей.
Масло, нагретое до 125℃, начинает подаваться в обход поршневых колец, смешиваясь с топливом начинает выгорать. Происходят необратимые изменения. Смазочная жидкость активно улетучивается. Выявить это можно по увеличенному расходу материала.
[bad]Чрезмерное нагревание приводит к закипанию, что может привести к серьезным проблемам с ДВС.[/bad]
Во избежание перегрева моторного масла в двигателе специалисты рекомендуют:
- избегать длительных поездок при высоких оборотах;
- своевременно производить замену смазочных материалов;
- серьезно относиться к выбору автомасла, исключить использование некачественных и сомнительных продуктов;
- отслеживать температуру.
Еще одним важным условием для бесперебойной работы двигателя автомобиля является следование рекомендациям производителя по обслуживанию транспортного средства, а при следует учитывать официальные допуски моторных масел. Отклонение от заводских рекомендаций могут привести к перегреву двигателя и преждевременному его износу.
