Двигатель и масло. Часть 1. Заправляем и обкатываем

Продолжаем публикации об ассортименте и технологиях MS Motorservice International, дивизиона Rheinmetall Automotive концерна Rheinmetall Group AG. Несколько статей будут посвящены теме «Двигатель и масло». Причем не свойствам моторного масла, как обычно бывает в статьях, а именно особенностям его работы в ДВС. Сегодняшняя беседа о том, как правильно заправить двигатель маслом и обкатать его после ремонта.

Не заливать, а нагнетать

Перед нами новый или капитально отремонтированный двигатель. Ему хонинговали гильзы, меняли поршневую, шлифовали или меняли коленчатый вал, подбирали по каталогу подшипники, прокладки и сальники. Впрочем, не будем вдаваться в подробности, что именно ему делали и меняли. Важно, что все запчасти фирменные, навесное оборудование тоже. Все от MS Motorservice International. Это к тому, что качество комплектующих – на уровне, они подводят редко. Значит, качество сборки и надежность агрегата зависит от квалификации механика и строгого соблюдения технологии.

Мотор собрали в чистом светлом помещении и начали готовить к эксплуатации. Пора заливать моторное масло. Значит, откручиваем пробку заливной горловины, берем канистру или шланг от бочки и… Ни в коем случае! Масло, заправленное в «сухой» двигатель самотеком, не обеспечит надлежащего смазывания и защиты пар трения.

И тогда при первом запуске отремонтированного двигателя может едва ли не сразу выйдут из строя подшипники скольжения. Причем шатунные пострадают сильнее коренных, как более нагруженные. Ведь они рассчитаны на работу в гидродинамическом режиме смазки, когда поверхности трения разделяет прочный и надежный масляный клин. А в системе смазки нашего мотора воздух, и пока его не удалишь, масляный насос не сможет создать давление.

Некоторые мотористы скажут: ну мы же смазываем все трущиеся поверхности, и лишь потом ставим и затягиваем крышки подшипников! Верно. Но надолго ли хватает этой смазки? Она срабатывается задолго до заполнения масляных каналов и создания необходимого давления. И тогда – полусухое трение, нагрев, задиры шеек, повторный ремонт.

Поэтому производители двигателей и моторных компонентов категоричны: заправлять масло в новые или отремонтированные двигатели необходимо только под давлением! Тогда будут защищены не только подшипники коленчатого и распределительного валов, но и гидронатяжители цепного привода ГРМ, механизмы изменения фаз газораспределения, гидротолкатели, и всё, что смазывается моторным маслом, – турбонагнетатели, топливные насосы высокого давления (ТНВД), вакуумные насосы и прочие компоненты.

Операция заправки совсем несложная. Выполняется вручную с помощью резервуа­ра с насосом и манометром (рис. 1). Это оборудование позволяет не только удалить воздух из системы смазки, но и заполнить все масляные каналы, обеспечив надежную работу деталей после пуска.

Итак, начнем. Подсоединяем резервуар к масляной системе двигателя через специальное заводское отверстие, если таковое имеется. А если его нет – выворачиваем датчик давления масла и подключаем оборудование вместо него. После подсоединения нагнетаем давление ручным насосом.

Разумеется, клапанную крышку необходимо снять. Масло подают в двигатель до тех пор, пока оно не начнет выступать из наиболее удаленных от масляного насоса точек смазки. К таковым относятся втулки коромысел и подшипники распределительных валов в двигателях с верхневальной схемой.

При заполнении двигателя маслом следует вручную проворачивать коленчатый вал. А развиваемое насосом давление не должно превышать максимально допустимого значения для данного двигателя. Но, как правило, хватает 4–6 бар.

Важно следить, чтобы уровень масла в резервуаре не опускался ниже минимальной отметки. Если при заполнении двигателя маслом замечено всасывание воздуха и его попадание в систему смазки, весь процесс нужно выполнить заново.

Кстати, резервуар для закачки масла может послужить и диагностическим прибором. Как вы уже знаете, у него есть манометр. Так вот, заправив двигатель маслом, не спешите отсоединять резервуар, понаблюдайте за стрелкой. Давление должно какое-то время держаться. Если оно упало мгновенно, значит, двигатель собран плохо, герметичность системы смазки где-то нарушена.

Как надо обкатывать двигатель

Начнем с того, как не надо этого делать. А именно, не следует обкатывать новый или отремонтированный двигатель в режиме холостого хода. Даже если вы заправили его маслом в соответствии со строгими рекомендациями предыдущего раздела.

А теперь подробнее. По данным мониторинга MS Motorservice International, ремонтные предприятия во многих странах, включая и Россию, практикуют абсолютно бесполезный, а зачастую даже вредный метод обкатки двигателя: заставляют его работать в режиме холостого хода – часами, а то и сутками. Механики уверены, что для двигателя это благо, ведь он «не нагружается», а детали «спокойно прирабатываются».

На самом деле этот, с позволения сказать, «метод» может привести к сильному износу и смертельным повреждениям деталей. Судите сами.

Масляный насос при малой частоте вращения коленчатого вала создает слишком низкое давление и не обеспечивает поступ­ления достаточного количества масла к парам трения. Подшипники страдают от масляного голодания и не охлаждаются вовремя. А неизбежные при обкатке продукты износа не вымываются из зон контакта поверхностей.

Все мы знаем, что внутренности двигателя смазываются не только под давлением, но и разбрызгиванием. Так вот, в режиме холостого хода на стенки цилиндров масло разбрызгивается в недостаточном количестве (рис. 2). Продукты износа также не смываются. Последствия, надеемся, понятны.

Форсунка подачи масла для охлаждения днища поршня (стрелка на рис. 2) в режиме холостого хода также не открывается. Соответственно, поршень не охлаждается, а слишком малое количество масла приводит к недостатку смазки в поршневом пальце и втулке головки шатуна.

Клапаны, распределительный вал и коромысло также получат недостаточное количество масла. А что с поршневыми кольцами? К сожалению, в режиме холостого хода они не могут обеспечить достаточное уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра. Горячие газы нагревают стенку и разрушают слабую масляную пленку. А временами масло может попасть в камеру сгорания и нарушить работу двигателя. Свидетельством тому станет дым из выхлопной трубы.

И наконец, турбонагнетатели тоже плохо смазываются и охлаждаются. Всего лишь за 20 минут «полусухой» эксплуатации турбонагнетатель может получить невосполнимый ущерб.

Так может, стоит обкатывать двигатель на средних частотах?

На рис. 3 показана такая ситуация. Благодаря более высокой частоте вращения давление уже достаточное, чтобы заработали форсунки для подачи масла в каналы поршня (см. поз. 1). А масло, капающее после охлаждения его днища, смазывает и дополнительно охлаждает поршневые пальцы.

Смазывание цилиндра под поршнем обес­печивается уверенным разбрызгиванием масла, которое, как и задумано конструкторами, выходит из зазоров подшипников коленчатого вала.

Иными словами, средние обороты подходят для обкатки. И лучше всего проводить ее на специальном стенде. Но если его на предприятии нет, двигатель следует обкатать на дороге.

Здесь тоже есть несколько простых, но важных правил: автомобиль полностью не нагружать, раскручивать двигатель не более чем до 2/3 максимальной частоты вращения, плавно переключать передачи, особенно с нижней на верхнюю. Не допускать длительной езды вверх в гору, это слишком большая нагрузка. И никакой длительной езды под уклон – здесь работает принудительный холостой ход, который обкатке противопоказан.

Кроме того, стараться как можно меньше тормозить. Полностью исключить торможение, конечно, не получится, но к этому надо стремиться. Избегать скоростных магистралей – слишком велик риск «придавить педаль», а двигателю это вредит. Ну и избегать пробок с их бесконечными «stop and go».

И еще. Во время обкатки необходимо постоянно контролировать уровень масла – его расход в этот период может увеличиться. А через 1000 км пробега масло следует поменять. Разумеется, вместе с масляным фильтром. Таким образом, технологические загрязнения и продукты износа при обкатке будут из двигателя удалены.

Иллюстрации MS Motorservice International

Устройство и принцип работы системы смазки двигателя

Система смазки в двигателе необходима для уменьшения силы трения между его подвижными деталями. Дополнительно она выполняет функции охлаждения основных узлов, повышает срок их службы, защищает от коррозии, а также очищает от загрязнений (продуктов износа и нагара). Рабочей жидкостью (смазочным материалом) при этом выступает моторное масло, которое может подаваться под давлением, разбрызгиванием или самотеком. Это определяет вид, конструкцию и принцип работы системы.

Устройство системы смазки автомобильного двигателя

Главной задачей системы смазки является обеспечение масляной пленки на соприкасающихся подвижных деталях автомобильного двигателя. Это позволяет снизить потери мощности и износ силового агрегата. Помимо этого, масло, подаваемое системой, используется в гидрокомпенсаторах, гидронатяжителях и в механизмах регулирования фаз газораспределения. В общем устройстве автомобиля смазочная система интегрирована в конструкцию двигателя и состоит из следующих элементов:

• Заливная горловина – через нее выполняется заливка или доливка масла.
• Поддон картера – представляет собой нижнюю часть корпуса двигателя, наполненную маслом. Для правильной работы двигателя количество рабочей жидкости в поддоне должно быть на определенном уровне, что измеряется при помощи различных датчиков и приспособлений (щупа). В поддоне скапливаются не только излишки масла, стекающие из механизмов двигателя, но и загрязнения, образующиеся в процессе работы. Также на поддоне расположено сливное отверстие и пробка в виде болта с шайбой. При замене масла пробку необходимо заменить вместе с шайбой.
• Маслозаборник – представляет собой конструкцию из патрубка, идущего от поддона к насосу, и фильтра грубой очистки.
• Масляный насос – всасывает смазку при помощи маслозаборника из поддона и подает ее в систему. Он запускается и отключается одновременно с двигателем. В качестве привода может выступать коленвал, распредвал или вспомогательный приводной вал. Как правило, в автомобилях для перекачки масла применяются два типа насосов: шестеренчатые (более популярные) и роторные.
• Масляный фильтр. Устанавливается на входе в насос и предназначен для очистки рабочей жидкости от стружки и нагара. Бывают двух типов – разборные (при загрязнении фильтра меняется лишь фильтрующий элемент) и неразборные (меняется весь фильтр).
• Масляный радиатор. Поскольку рабочая жидкость в системе смазки также осуществляет охлаждение, для снижения ее собственной температуры она проходит через радиатор. Последний, в свою очередь, охлаждается жидкостью системы охлаждения.
• Магистрали и каналы – по ним движется масло от одного узла к другому.
• Масляные форсунки. Используются для подачи масла на стенки цилиндров и поршни.
• Датчики давления, температуры и уровня масла – подают сигналы на электронный блок управления двигателем, передавая данные о состоянии системы смазки и режиме работы двигателя.
• Клапаны (перепускные и редукционные). Позволяют автоматизировать контроль давления масла и управлять его подачей в систему. Такие клапаны монтируются вблизи ведущих элементов системы (насоса, основных узлов двигателя, фильтра).

В некоторых моделях двигателей датчики и радиатор могут отсутствовать. При этом охлаждение масла происходит непосредственно в поддоне картера.

Принцип работы и виды систем смазки

Все смазочные системы разделяют на две основные группы: с «сухим» и с «мокрым» картером. Последняя более популярна, благодаря простоте реализации. С другой стороны конструкции с «мокрым» картером склонны к таким проблемам, как вспенивание и расплескивание моторного масла , приводящее к перепадам уровня. В этом случае его подача в систему может быть нестабильной.

Системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером

Отличительной чертой «сухих» систем является наличие отдельного бака, в котором хранится моторное масло. Моторное масло после поступления в двигатель стекает в поддон, но не накапливается в нем, а перекачивается назад в бак дополнительным насосом. Картер в таком случае всегда остается сухим.

Эта конструкция сложнее и дороже в изготовлении, однако, позволяет уменьшить высоту двигателя и обеспечивает надежную смазку при движении автомобиля по наклонным поверхностям. Это определило сферу применения систем с «сухим» картером – преимущественно в автомобилях высокой проходимости и спецтехнике.

Принципиально масло может подаваться к основным узлам двигателя тремя способами:

• Под давлением. Масло подается принудительно ко всем узлам двигателя при помощи насоса.
• Разбрызгиванием или самотеком. Подача выполняется под действием центробежной силы вращающихся деталей двигателя. При этом масло разделяется на мелкие частички, внешне похожие на масляный туман. Благодаря этому смазка заполняет все пространство между деталями мотора и оседает на их поверхности.
• Частично под давлением и частично самотеком (комбинированный метод). В этом случае масло к наиболее важным узлам осуществляется под давлением, а для всей остальной конструкции разбрызгиванием.

В современном автомобилестроении практически всегда применяют комбинированный способ, поскольку он позволяет более экономно расходовать смазочные материалы и при этом гарантирует своевременную смазку основных деталей.

Как работает комбинированная система смазки с мокрым картером

Процесс смазки двигателя представляет собой повторяющийся цикл. Он состоит из следующих этапов:

• В момент запуска двигателя приводится в действие масляный насос.
• Маслозаборник начинает всасывать масло из поддона картера, выполняя грубую очистку.
• На входе в насос масло проходит через масляный фильтр, где выполняется тонкая очистка.
• Из насоса по магистралям масло подается на такие узлы двигателя как подшипники (вкладыши) коленвала, опоры распредвала, поршневые кольца, а также на рабочую поверхность цилиндров. Для этого в системе могут быть установлены специальные форсунки или просто выполнены отверстия в блоке.
• Излишки масла, подаваемой на основные узлы, стекают через специальные зазоры на кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Их движущиеся элементы выполняют разбрызгивание рабочей жидкости, что обеспечивает ее попадание на остальные детали двигателя.
• Масло стекает обратно в поддон картера, смывая с деталей мотора металлическую стружку, нагар и другие загрязнения.
• После этого цикл повторяется.

Давление масла в системе может находиться в пределах от 0,2 МПа до 1,6 МПа.

Уровень масла и его значение

Для разных типов двигателей требуется различный объем масла в системе. В конструкциях с «мокрым» картером минимальное и максимальное значение уровня рабочей жидкости определяется при помощи специального щупа, который расположен на блоке цилиндров. Он имеет две метки «min» и «max».

Проверку уровня масла в системе выполняют на заглушенном двигателе после того, как он проработал некоторое время. В этом случае оно достаточно прогревается и стекает в поддон. Щуп вытаскивают, протирают тряпкой (ветошью) и погружают обратно в поддон. Далее достают повторно и проверяют уровень. Если масло, попавшее при этом на щуп, выходит за пределы максимального или минимального значения необходима доливка или слив масла. Также этот способ позволяет определить состояние и степень загрязнения.

В зависимости от вида и мощности мотора объем масла в системе смазки может быть от 3,5 до 7,5 литров.

Отличия систем смазки бензинового и дизельного двигателя

Особых конструктивных различий в смазочных системах бензинового и дизельного моторов нет. Однако, поскольку работа дизельного двигателя связана с более высокими температурами, основным отличием является используемое моторное масло. Базовая основа дизельного масла аналогична используемой в бензиновых моторных маслах, но имеет другой пакет присадок, которые позволяют обеспечить ей следующие функции:

• Высокую моющую способность – дизельные двигатели склонны к обильному образованию сажи, а потому требуют интенсивной очистки.
• Устойчивость к окислению – из-за высокой степени сжатия, в картер дизеля могут проникать отработавшие газы, что приводит к окислению моторного масла и более быстрой выработке его ресурса.

Масло, используемое в смазочной системе, может быть синтетическим, минеральным или полусинтетическим. В зависимости от того, какой тип используется, определяют сроки его замены.

Максимально долго служат синтетическое и полусинтетическое масло, которые при нормальных условиях эксплуатации не требуют обновления до 10-15 тысяч километров пробега.

Минеральные масла служат около 5 тысяч километров пробега.

Система смазки является неотъемлемой частью любого двигателя, обеспечивающей его работоспособность. Очень важно проводить своевременный техосмотр, контролировать уровень и состояние масла.