Как влияет масло на работу двигателя

Что "убивает" моторное масло

Все знают, что в моторе должно быть масло и что уровень должен быть не ниже минимума. Так может, вместо замены масла его можно просто доливать? Чтобы ответить на этот вопрос, мы расскажем о том, как и почему масло разлагается в двигателе.

«В «Волге» масло не меняют, в «Волгу» масло доливают» — так звучит прекрасная пословица, которая неплохо отражает суть мнения многих из обладателей авто постарше или же «свежих» машин с проблемными двигателями, пожирающими масло с аппетитом. Попробуем доказать, что такая позиция чревата грустными последствиями.

Для чего нужно моторное масло?

Масло в двигателе машины отвечает за надежность самых главных узлов. Причем требования к его работе в каждом из них весьма противоречивы. Подшипники скольжения коленчатого вала лучше всего себя чувствуют при высоком давлении масла. Оно охлаждает их и является материалом так называемого гидроклина, благодаря которому подшипник может работать долго и надежно. В рабочем режиме подшипник работает как гидродинамический, а не как обычный подшипник скольжения. Баз масла этот узел может проработать с нагрузкой буквально доли секунды, а на холостых оборотах — несколько часов.

Следующим важным узлом, где без масла не обойтись, являются сами поршни и цилиндры мотора. Вопреки распространенному мнению, в исправном моторе поршень почти не касается стенок цилиндра. При рабочем ходе масло под давлением оказывается в щели между поршнем и цилиндром, не давая им соприкоснуться, а сверху движутся поршневые кольца, которые снимают со стенок цилиндра излишек масла, оставляя лишь тонкую пленку. Она обеспечит смазку колец, а сама будет плотно прилегать к поверхности относительно холодного цилиндра и не сгорит во время вспышки рабочей смеси с температурой в тысячи градусов.

Именно через тонкий слой масла отводится тепло от поршня к поршневым кольцам, а от колец — к цилиндру. Еще на высоконагруженных моторах есть специальные масляные форсунки, которые льют масло на днище поршня, охлаждая его непосредственно. И, конечно же, без масла не обойтись в приводе ГРМ: масло смазывает подшипники скольжения распредвалов, кулачки привода и сами клапана.

А еще на многих современных моторах масло используется в гидрокомпенсаторах зазоров, в устройствах регулировки фаз ГРМ и изменения высоты подъема клапанов (например, в системах i-VTEC на Honda и VVT-i на Toyota). Уже из одного только простого перечисления областей работы масла видно, что от качества работы масла зависит жизнь всего мотора. Итак, основными его задачами в двигателе являются собственно смазка и работа в качестве жидкости гидродинамического подшипника, но не менее важной задачей является передача и отвод тепла.

Как и из-за чего портится масло?

В процессе работы масло изменяется под действием многочисленных факторов. Содержащиеся в нем присадки, обеспечивающие противозадирные, очищающие свойства и его вязкость, понемногу «изнашиваются» или просто используются. Под действием кислот меняется и сама основа масла. В разных двигателях соотношение различных причин постепенной деградации масла будет разным, но полный набор останется.

Высокие температуры

Понятно, что масло трудится в очень жестких условиях, его температура в картере может доходить до полутора сотен градусов даже в «гражданских» моторах, а тонкая пленка масла взаимодействует с открытым пламенем и не сгорает лишь потому, что обладает неплохой теплопроводностью и отводит тепло к массивному блоку цилиндров. И больше всего нагревается масло вовсе не на зеркале цилиндра, а в зоне поршневых колец, где оно воспринимает весь поток тепла от поршня к поршневым кольцам, и температуры часто подбираются к тремстам градусам на самых «проблемных» двигателях.

В зависимости от типа масла его основа при разрушении просто испаряется, образует лаковые отложения, масляный шлам и нагар, а попутно меняет свои характеристики по вязкости, температуре застывания и еще множество остальных. Таким образом, именно температурное воздействие является одной из основных причин изменения характеристик масла и его загрязнения продуктами распада.

Чем меньше масла в картере машины, чем выше рабочая температура двигателя, чем выше нагрузка на мотор, тем быстрее деградирует масло. Неисправности системы охлаждения, отсутствие обдува картера двигателя или масляного радиатора могут уменьшить ресурс масла в разы. На нагреве масла сказываются и конструктивные особенности мотора. Так, на коротких Т-образных поршнях компрессионные кольца обычно расположены в более горячей зоне, и омывающее их масло подвергается значительно большей тепловой нагрузке. Именно перегрев масла может являться основной причиной так называемой масляной чумы, которая стала проявляться последние годы — при этом масло «сворачивается» при температурах намного выше обычной его температуры потери текучести.

Картерные газы

Помимо воздействия высоких температур, на масло воздействуют еще и картерные газы. Они проникают через уплотнения поршней и создают в картере жесткий «коктейль» из серной, сернистой, азотной и азотистой кислот, которые образуются при взаимодействии продуктов сгорания топлива — водяного пара и окислов азота и серы. Вместе с ними в картер попадают различные сложные соединения, ведь в бензине содержится множество присадок и продукты их сгорания многообразны.

Тот выхлоп, что попадет в выпускной коллектор и пройдет через систему катализаторов, прежде чем улететь в атмосферу, значительно чище, чем та смесь, что попадает в картер. Множество агрессивной химии отлично взаимодействует с «масляным туманом» — распыленными частичками масла в двигателе, и понемногу «отравляет» его продуктами распада. Химия воздействует так же и на все полезные присадки, содержащиеся в масле.

А поскольку основным разрушающим фактором являются кислоты, то масло делают изначально щелочным, чтобы в процессе эксплуатации оно нейтрализовало поступающие кислоты и предохраняло двигатель (и само себя заодно) от разрушения. Характеристика масла, отвечающая за этот параметр, называется TBN (total base number).

Раньше, чем она была выше, тем на больший срок службы масла можно было рассчитывать. Например, у «грузовых» масел TBN может доходить до 16, а вот в маслах для легковушек, у которых срок службы прогнозируется куда меньше ста тысяч до замены, не превышает 8-11.

Но сравнительно недавно появилась тенденция к использованию малозольных масел, у которых пониженное щелочное число и пониженное количество присадок — противозадирных и стабилизирующих. Долго работать такое масло может лишь в самых новых двигателях и на бензине, соответствующем нормам «Евро 5-6». При эксплуатации же в старом моторе на обычном бензине стандарта «Евро 3-4» даже дорогие малозольные масла будут меняться быстрее, чем более простые.

Отрицательно влияют на окисление масла сбои в работе системы вентиляции картера, работа на холостых оборотах, повышенная температура масла и плохое состояние поршневых колец. Особенностью работы дизельных моторов является избыток окислов азота NOх, а следовательно, и азотной кислоты в картерных газах. Именно поэтому масло в дизеле должно иметь большее щелочное число — падает оно куда быстрее, чем в бензиновом моторе.

Само топливо

В обычных условиях эксплуатации попадание бензина в масло не представляет особой угрозы. Смешивающийся с пленкой масла на стенках холодного цилиндра бензин при очередном движении поршня при пуске мотора попадает в масляный картер. Обычно объем незначителен, но если долго заводить холодный мотор, то бензина может попасть туда много — больше литра.

Но даже при холодном старте весь объем бензина успевает испариться после полного прогрева масла и не оказывает существенного влияния на характеристики масла. А руководства по эксплуатации советского периода так вообще советовали долить литр бензина в масло перед холодной ночью для снижения его вязкости.

К сожалению, сейчас все не так просто. Бензиновые моторы с впрыском часто не успевают толком прогреться за поездку. В отличие от карбюраторных машин, прогрев до полной температуры для начала движения не требуется, и им пренебрегают. Да и греются многие современные моторы слабо. А у двигателей с непосредственным впрыском есть и еще одна причина для попадания бензина в масло, причем в больших количествах. Механический насос высокого давления — ТНВД — часто пропускает топливо, причем постоянно, а не только при холодных запусках.

Моторное масло влияет на запуск, вязкость и влияние на работу двигателя

Вязкость моторного масла — понятие, требования, влияние на пуск двигателя

Прежде всего, при создании двигателя, все производители заранее рассчитывают необходимую вязкость моторного масла. Моторное масло должно эффективно прокачиваться по масляным каналам и обеспечивать разделение поверхностей трения, т.е. создавать масляную пленку нужной толщины между этими поверхностями.

При недостаточной толщине масляной пленки или ее отсутствии возможно возникновение контактов металл-металл, и, как следствие, повышенный износ и задиры/сваривание поверхностей. В реальной жизни, например, это приводит к так называемым «проворотам вкладышей и прихватам цилиндров».

Вязкость масла влияет на толщину масляной пленки, которая образуется между трущимися поверхностями. Чем выше вязкость масла, тем больше толщина масляной пленки, чем ниже вязкость, тем меньше толщина масляной пленки. В узлах, где конструктивно невозможно создание масляной пленки необходимой толщины (например, кулачок распредвала-толкатель), предотвращение износа осуществляется благодаря противоизносным/противозадирным присадкам масла.

Важно понимать основные требования к вязкости масел:

1. Вязкость масла не должна быть слишком низкой, потому что это может привести к повреждению двигателя из-за возникновения трения «металл-металл»
2. Вязкость масла не должна быть очень большой потому, что деталям будет «трудно двигаться» относительно друг друга (представьте, что в двигатель «залили» битум) и его будет тяжело прокачать по масляным каналам, что приведет к отсутствию смазки в узлах трения и возникновению «сухого трения», а также повышенному расходу топлива
3. Вязкость масла должна быть оптимальной! Она изначально рассчитывается при создании каждого конкретного типа двигателя и указывается в руководстве по эксплуатации и обслуживанию двигателя/автомобиля.

Зависимость вязкости моторного масла от температуры

С ростом температуры вязкость моторного масла падает, т.е. масло становится более жидким. Вязкость масла может уменьшаться в интервале температур от 0 °С до +100 °С в сотни и тысячи раз. На практике этот эффект используется при замене масла – масло всегда меняют после прогрева двигателя, т.е. когда масло разжижается, иначе слить его максимально полно с двигателя нельзя.

«Обычное минеральное» моторное масло при 0 °С гуще воды более чем в сотни и тысячи раз, а при +100 °С всего лишь в десятки. Кинематическая вязкость моторного масла показывает именно «степень густоты» моторного масла. Она измеряется в сСт (сантиСтоксы или мм /с, 1 сСт = 1 мм /с).

Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется ИНДЕКСОМ ВЯЗКОСТИ масла. Проще говоря, индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах (метрах, километрах, килограммах и т.д.) – это просто цифра!

Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (а за этим следует повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.

На практике, в случае реальных моторных масел, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.

Пример: отечественное масло M10ДМ (или М10Г2к) – минеральное масло (индекс вязкости ИВ

100…110), запуск двигателя (при исправном состоянии) при -15 °С затруднен; Shell Rimula D 10W-30 (ИВ

130) – запуск двигателя при его исправном состоянии гарантирован при -25 °С – почувствуйте разницу!

Вывод: чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне (окружающей среды) масло обеспечивает работоспособность двигателя – обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (и, соответственно, защита двигателя от износа) при высоких температурах.

Теоретически, все производители моторных масел хотели бы получить продукт с максимально высоким индексом вязкости (> 300), но к сожалению, это невозможно по причине ряда физических законов. Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости (ИВ) 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. На канистрах, этикетках, этот параметр, как правило, не указывается, из-за «излишней сложности восприятия» для потребителя. Вы всегда можете потребовать от представителя производителя масла. Она не является секретной или конфиденциальной!

1. Вязкость – (внутреннее трение) – свойство жидких и газообразных тел оказывать сопротивление их течению – перемещению одного слоя тела относительно другого – под действием внутренних сил. Может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Физическая модель вязкости жидкого или газообразного тела – это сила, которую необходимо приложить для равномерного перемещения одной пластины относительно покоящейся, при условии, что их разделяет жидкость или газ, отнесенная к площади пластины. В этом случае приложенная сила оказывается равной абсолютной (динамической) вязкости.
2. Кинематическая вязкость – основной эксплуатационный параметр для всех видов моторных и трансмиссионных масел (а также и масел индустриальной номенклатуры). По определению — отношение динамической вязкости ( h ) к плотности ( d ) жидкости или газа при той же температуре: n = h / d

В системе СИ за единицу кинематической вязкости принят квадратный метр за секунду (м 2 /с), равный кинематической вязкости, при которой динамическая вязкость среды с плотностью 1 кг/м 3 равна 1 Па Ч с. В системе СГС принят стокс.

Соотношение:

1. 1 стокс = 1 ст = 1 Ст = 1 см 2 /с = 0,0001 м 2 /с
2. 1 сантистокс = 1сст = 1 сСт = 0,000001 м 2 /с

Влияние на работу двигателя: от вязкости масла зависят следующие факторы

1. Толщина образуемой масляной пленки в парах трения (надежность разделения трущихся поверхностей при высоких температурах, стойкость к разрушению до добавления противоизносных присадок)
2. Легкость пуска двигателя в холодную погоду
3. Мощность двигателя (потери на трение, компрессия в ЦПГ)
4. Коэффициент полезного действия двигателя
5. Количество осадков образующихся в картерном масле
6. Расход топлива
7. Расход масла

Влияние на пуск двигателя

С уменьшением вязкости масла облегчается пуск двигателя и ускоряется подача масла на стенки цилиндра в момент пуска. Однако, необходимо учитывать, что удельная нагрузка, которую может выдержать смазываемый подшипник, возрастает с увеличением числа оборотов вала и повышением вязкости масла.

С повышением вязкости масла возрастает толщина масляной пленки, разделяющей трущиеся поверхности, что косвенно приводит к некоторому повышению степени сжатия топливо-воздушной смеси в цилиндре (компрессии) из-за снижения потерь на прорыв газов в полость картера через изношенные кольца поршня, что в конечном счёте приводит к улучшению условий сгорания топлива в процессе рабочего цикла.

Однако вязкие масла низкого качества (имеющие низкий индекс вязкости) при низких температурах создают проблемы при запуске двигателя, а также создают предпосылки для трения без масла при старте. Кроме того вязкость — это жидкостное трение, а трение — это потери, которые можно достаточно легко рассчитать и выразить их не только в сантиПуазах (вязкость) или в Джоулях, но и в литрах, затраченного на преодоление трения, топлива, а в конечном счёте и в деньгах, вхолостую выброшенных через выхлопную трубу машины.

В связи с этим выбор вязкости масла – это комплексная задача, решение которой должно одновременно удовлетворить всем вышеназванным требованиям.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Как моторное масло влияет на работу двигателя?

Автоновости

Все знают, что для каждого мотора используется определенный сорт моторного масла с заданными автопроизводителем требованиями к эксплуатационным и вязкостным качествам. Однако не все осведомлены, почему столь важны качества моторного масла. Разобраться в вопросе «АвтоМании» помог Степан Васильев, технический специалист компании «Тотал Украина».

Всякое моторное масло – это сочетание базового масла (основы) и набора определенных присадок, которые модифицируют эксплуатационные свойства и характеристики моторного масла. Как правило, от 10 до 30% каждого смазочного материала состоит из пакетов присадок, модификаторов вязкости, а оставшаяся часть – базовые масла.

Какие функции выполняют моторные масла?

• защищают от износа, путем уменьшения трения и коррозии;
• предохраняют двигатель от перегрева;
• гарантируют компрессию в цилиндре двигателя и повышают до максимума КПД двигателя;
• обеспечивают чистоту двигателя, предупреждая образование отложений;
• способствуют уменьшению расхода топлива, тем самым сокращая стоимость эксплуатации;
• снижают вредное воздействие на окружающую среду, сокращая выбросы CO2 и других вредных веществ.

Базовые масла могут быть нефтяными (минеральными) и синтетическими. Полусинтетические масла обычно являются смесью минерального масла и синтетики.

Вязкость моторного масла

Масло, на самом деле, может характеризоваться по вязкости, сопротивлению потоку или толщине масляной пленки.

Вязкость меняется в зависимости от температуры следующим образом: чем выше температура, тем более текучим и менее вязким будет масло.

• жидким при низких температурах (чтобы сделать холодный старт легче);
• вязким при высоких температурах (для того, чтобы обеспечить защиту и герметизацию).

Цифры, стоящие перед W, относятся к холодному классу продукта, то есть, его вязкость при низких температурах. Высшие уровни текучести при низких температурах делают холодные старты легкими. Чем меньше цифра перед буквой, тем при меньших температурах можно использовать данное масло. Так, масла традиционной вязкостью 5W гарантируют запуск двигателя при температуре -25оС, а 10W при температуре -20оС.

Цифры справа от буквы «W» – это его горячий класс. Чем выше класс, тем более вязким будет масло при высоких температурах. Чтобы узнать, какое масло и какая вязкость нужна для вашего автомобиля, посмотрите инструкцию производителя.

Как вязкость моторного масла влияет на динамику автомобиля

Как известно, моторное масло прокачивается по масляным каналам: его ключевая задача — обеспечивать, скажем так, разделение поверхностей трения или, иными словами, образовывать пленку нужной толщины во избежание контактов между металлическими деталями. Недостаточность масляной прослойки приводит к повышенному износу частей двигателя и даже задирам в цилиндрах.

На толщину этой самой пленки непосредственно влияет вязкость масла — чем она выше, тем пленка «объемнее». Если залить в двигатель слишком густую смазку, то деталям силового агрегата станет сложнее работать, масло будет медленнее проходить по каналам, а значит может возникнуть «сухое» трение. Но и маловязкие масла нужно использовать с умом — существует риск контактов металл-металл, о чем мы говорили выше.

От вязкости моторного масла, как мы выяснили, напрямую зависит работа силового агрегата, но влияет ли в конечном счете на динамику автомобиля? Однозначно можно сказать, что этот параметр влияет на легкость запуска двигателя в холодную погоду. В том числе и из-за этого автовладельцам рекомендуют заливать на зимний сезон именно маловязкие масла — так мотору проще.

Кроме того, вязкость масла косвенно влияет на расход топлива. Ведь если, скажем, водитель использует в морозное время года маловязкую смазку низкого качества или слишком густую, то возникают проблемы с запуском мотора, а также создаются предпосылки для трения без смазки вовсе при старте. А все это — миллилитры топлива, затраченные на преодоление этого самого трения.

Как водители «убивают» двигатель, проверяя уровень масла

Почему моторное масло надо менять не реже, чем раз в год

Что же до динамики машины, то как порталу «АвтоВзгляд» объяснил старший механик компании «Русский АвтоМотоКлуб» Валентин Степанов, вязкость на нее не влияет, ведь в процессе работы силового агрегата масло от температуры мотора все равно разжижается. Если только очень незначительно, но уловить какие-либо изменения человеку практически невозможно.

А вот от чего действительно зависит динамика автомобиля, так это от качества топлива, уровня влажности и температуры воздуха, состояния свечей зажигания, степени износа воздушного фильтра, а также — конечно — количества «лошадей» под капотом и крутящего момента. Вязкость же масла нужно «подбирать», исходя исключительно из рекомендаций завода-изготовителя и погодных условий: летом заливаем более густое, зимой — менее.