Рабочая температура масла и влияние на двигатель

Залитая в картер мотора автомобиля смазка обеспечивает снижение силы трения и охлаждает детали кривошипного механизма. Температура масла в двигателе достигает +130. +140 °С, что приводит к повышению текучести и ухудшению рабочих характеристик жидкости. При подборе смазки необходимо учитывать особенности конструкции ДВС и следовать рекомендациям производителя.

Функции моторного масла

Основной функционал моторного масла заключается в:

• уменьшении трения между вращающимися деталями и элементами, совершающими возвратно-поступательные движения;
• снижении объема газов, проникающих из рабочей камеры цилиндров в картер;
• удалении нагара и отложений с рабочих поверхностей и из масляных каналов;
• нейтрализации агрессивных веществ, образующихся при сгорании топлива (например, кислот).

Моторное масло отвечает за охлаждение элементов конструкции двигателя. В силовых установках с жидкостным принципом теплоотвода смазка отводит до 30% избыточного тепла. В моторах с воздушным охлаждением на долю смазки приходится до 80% излишнего тепла.

Важность нормальных температурных показателей

Вязкость и смазывающие способности моторного масла зависят от степени нагрева жидкости. При чрезмерном повышении температуры вещество проходит через зазор между деталями без образования разделительной пленки, снижающей интенсивность износа. При охлаждении смазка становится густой. Масляная помпа не может подавать материал через тонкие каналы к контактирующим деталям.

Моторные масла выпускаются в соответствии со стандартом SAE, определяющим возможность применения жидкости в зависимости от температуры окружающей среды. Например, сорт 0W-30 сохраняет текучесть при охлаждении до -38. -40 °С. Вязкость смазки при нормально прогретом силовом агрегате должна составлять 8. 12 сантистоксов (сСт). Параметр рассчитан с учетом термических расширений деталей двигателя и обеспечивает сохранение масляной пленки на сопрягаемых поверхностях.

При заливке масла учитываются рабочая температура мотора и характеристики жидкости. Например, при использовании смазки с повышенной вязкостью наблюдается увеличение потерь мощности на преодоление сил трения, что негативно влияет на расход топлива.

В силовых агрегатах серийных автомобилей масло в поддоне прогревается до +90. +115 °С; в гоночных силовых установках – +130 °С.

О системе смазки двигателя

Стандартная система смазки двигателя состоит из следующих узлов:

• штампованного или литого поддона, в котором хранится запас жидкой смазки;
• заборного патрубка с фильтром грубой очистки из металлической сетки;
• шестеренной или лопастной помпы с механическим приводом, которая нагнетает смазку к трущимся поверхностям;
• магистралей, просверленных внутри блока и головки цилиндров, обеспечивающих подвод масла к вкладышам подшипников;
• дополнительных распылителей, подающих смазку на стенки цилиндров или внутренние поверхности поршней (для снижения температуры);
• системы очистки рабочей жидкости со сменным картриджем;
• редукционного клапана, не позволяющего подавать смазку к парам трения под повышенным давлением;
• электрического измерителя давления, который связан с контрольной лампой или стрелочным индикатором в комбинации приборов;
• теплообменника, обеспечивающего охлаждение смазки (воздушного или жидкостного типа);
• электрического сенсора температуры масла.

Рабочая температура и ее изменения

Находящееся в картере мотора масло имеет разную степень нагрева. Наибольшая температура смазки при работе двигателя достигается на поверхности зеркал цилиндров и днище поршня. Часть смазывающего вещества, попадающего в рабочую камеру, сгорает или выбрасывается с отработавшими газами. Если на силовом агрегате установлена турбина, часть смазки отводится к подшипниковым опорам. Допустимая норма расхода рабочей жидкости зависит от производителя силовой установки (находится в пределах от 500 мл до 1,0 л на 1000 км пробега).

Таблица температурных параметров в разных точках для бензиновых моторов

Ниже в таблице приведены нормальные значения рабочей температуры масла в двигателе атмосферного типа с искровым зажиганием.

Из таблицы видно, что максимальные температурные нагрузки достигаются в камере сгорания и на боковой поверхности цилиндра. Степень нагрева снижается по телу поршня по мере удаления от поверхности, на которую воздействуют раскаленные газы.

Например, в моторе ВАЗ-21083 (карбюраторная система питания, рабочий объем 1,5 л) днище имеет температуру +337. +357 °С, а внутренняя часть поршня при этом не прогревается более чем до +190. +210 °С. Соответственно, залитое масло работает в переменных условиях и имеет разную текучесть.

Таблица значений температуры для дизельных двигателей

Таблица степени нагрева смазки в дизельных двигателях с атмосферным смесеобразованием приведена ниже.

Температурные нагрузки в моторах с воспламенением от сжатия ниже из-за уменьшенной частоты вращения и сниженной теплотворной способности горючего. Силовые агрегаты применяются на грузовых автомобилях, где испытывают повышенные нагрузки. Используемое масло образует устойчивую защитную пленку между трущимися деталями в условиях перепадов частоты вращения.

Тестовые замеры проводились в летний период при температуре воздуха +20 °С. В зимнее время степень нагрева деталей снижается на 20-30 °С (зависит от климатической зоны).

Симптомы перегрева моторного масла

В автомобилях старого образца с мотором внутреннего сгорания воздушного охлаждения (например, ЗАЗ или Tatra) в комбинации приборов установлен термометр с контрольной лампой. При достижении максимальной температуры включается красный предупредительный индикатор. В этом случае дальнейшее движение запрещается из-за риска необратимых повреждений силового агрегата. На шкале прибора имеются несколько интервалов. Оптимальный диапазон температур выделяется зеленым или белым цветом. Красная зона указывает на начало перегрева.

В машинах с жидкостной системой охлаждения контрольный прибор отсутствует, поэтому водитель не знает, какая температура масла. В некоторых автомобилях концернов VAG, Hyundai-Kia, Ford установлен измеритель уровня и степени нагрева смазки. Информация выводится на жидкокристаллический дисплей на панели приборов. После того как жидкость нагревается свыше допустимого порога, в комбинации приборов включается лампа Check Engine с дополнительным текстовым пояснением на информационном экране.

На бюджетных автомобилях возможна установка датчика, который передает сигналы о текущей температуре масла в блок управления. При перегреве в комбинации приборов активируется индикатор Check Engine. Дальнейшая эксплуатация машины с перегретым маслом запрещается. Особенно это касается двигателей с турбокомпрессорами, чувствительными к качеству и вязкости моторного масла. Рекомендации по ремонту и уходу и советы по эксплуатации системы смазки приводятся в заводской инструкции, которая прилагается к автомобилю при покупке.

Температура масла в двигателе-свойства и характеристики

При работе температура масла в двигателе нагревается во время работы, выдерживая значительные нагрузки, вызываемые работой его узлов и деталей. По этому, смазочные материалы должны быть высокого качества и соответствовать условиям эксплуатации. Чтобы не довести до температуры кипения моторного масла, необходимо знать, какую смазку необходимо применять.

Моторное масло и температура двигателя

Смазочная жидкость является важным компонентом для работы любого двигателя. Документом, определяющим классификацию и обозначение масел, применяемых на двигателях внутреннего сгорания, является межгосударственный стандарт ГОСТ 17479-85, с дополнениями 1999 года. Требования этого документа взаимосвязаны с международными стандартами SAE, API и ACEA, которые определяют параметры масел в зависимости от сезона и температуры окружающей среды. Стандарт SAE определяет вязкостно-температурные характеристики смазки. Стандарт API указывает на применение смазки, в зависимости от типа двигателя, срока его выпуска и технических параметров (например, с турбонадувом или без). Стандарт ACEA разработан европейскими производителями. Он похож на стандарт API, но имеет более жёсткие показатели.

На основании указанных документов, автомасло бывает бензиновое, дизельное и универсальное. Масляный раствор изготавливается из минерального масла с добавлением различных компонентов и присадок. В зависимости от добавок, масляная жидкость в машинный агрегат делится на: минеральную, синтетическую и полусинтетическую.

По своей структуре масляный раствор разделяется на три разновидности:

1. Зимняя. Особенностью является более жидкое состояние, что позволяет облегчить моторный пуск автомобиля. В теплое время года масляный раствор не пригоден для применения, так как в процессе эксплуатации его вязкость станет меньше нормативной. Функции по защите и смазке агрегатов будут сведены к минимуму. Имеет буквенно-цифровую маркировку.
2. Летняя. Применяется при температуре окружающей среды выше нуля градусов. Такая жидкость имеет высокий показатель вязкости и текучести. Не рекомендуется использование зимой, так как из-за высокой вязкости двигательный пуск автомобиля будет трудным. Имеет цифровую маркировку.
3. Всесезонная. Наиболее популярная разновидность жидкости у всех водителей. Может использоваться в любое время года при любых температурах окружающей среды. Имеет двойную маркировку.

Выбор масла оказывает прямое влияние на температуру двигателя. Рабочая температура силовой установки находится в пределах от 70 до 90 градусов в зимнее время. С повышением температуры до нулевой отметки, можно начинать движение при прогреве двигателя до 50-70 градусов. В летнее время узлы и агрегаты не нуждаются в прогреве. Начинать движение можно в естественных условиях. При рекомендуемом температурном режиме, мотор надежно запускается и работает, а наполнение цилиндров проводится в максимальном объеме. Некоторые виды пусковиков имеют нормальный рабочий режим при температуре от 100 до 110 градусов. В основном, это мотый агрегат воздушного охлаждения, например двухтактный движок.

Как устроена система смазки двигателя

Задача системы смазки – это хранение, транспортировка, очистка и подача масла к трущимся узлам двигателя с целью снизить трение сопряженных деталей, обеспечить плавный пуск двигателя и не допустить его перегрева. Выполнение задачи обеспечивает комплекс узлов и агрегатов, который включает:

1. Картер двигателя (поддон) со сливной горловиной.
2. Масляный насос.
3. Фильтр для очистки масла.
4. Радиатор для охлаждения масляной жидкости.
5. Редукционный клапан.
6. Датчик давления.
7. Датчик температуры.
8. Трубопроводы.

Принцип работы системы смазки основан на подаче комбинированной подаче смазочной жидкости к трущимся деталям. Подача масла начинается после пуска двигателя. Насос закачивает масляную жидкость из картера двигателя и подает его в фильтр для смазки. После очистки, жидкость под давлением подается на кривошипно-шатунный и распределительный механизмы двигателя. Через шатуны масляный раствор подается в цилиндры двигателя. Разогретая масляная жидкость поступает в радиатор, где происходит его охлаждение. Из радиатора масляная жидкость сливается в поддон.

Остальные узлы силового агрегата смазываются после создания масляного облака. Оно получается в результате разбрызгивания смазки кривошипно-шатунным механизмом через зазоры и технологические отверстия. После смазки масляная жидкость поступает в поддон, перемешиваясь с маслом, поступившим из радиатора, и процесс подачи смазки начинается по-новому.

Функциональность смазочных жидкостей

Чтобы силовой агрегат функционировал устойчиво, необходимо правильно подобрать смазочный раствор. Его выбор проводится по параметрам, основными из которых являются:

1. Вязкость. Основной показатель любого масла. Означает способность масляной жидкости поддерживать должный уровень текучести, покрывая детали внутри двигателя. Степень вязкости зависит от температуры двигателя и своей собственной. С повышением температуры уровень вязкости падает.
2. Индекс вязкости. Величина, определяющая уровень вязкости смазочного раствора в зависимости от его температуры. Увеличение индекса вязкости увеличивает диапазон температур, в которых он может работать. Показатель является разным для каждого вида масла.
3. Температурное показание вспышки. Значение, которое определяет уровень легкокипящих фракций в масляной жидкости. У качественных масел вспышка происходит при температуре от +230 градусов и выше. Если масляный раствор не качественный, то маловязкие компоненты будут быстро выгорать и испаряться, а его расход будет увеличиваться.
4. Температурное показание кипения. Показатель, при котором масляная жидкость теряет свойство вязкости и смазочные показатели. Ее вскипание приведет к контакту трущихся деталей силовой установки и выходу ее из строя.
5. Температурное показание воспламенения. Величина критического нагрева масляной жидкости. Ее горение начинается при достижении ее температуры +260 градусов. Воспламенение грозит взрывом движка и травмами для пассажиров.
6. Летучесть. Масляный раствор начинает испарение при температуре +250 градусов. Определение летучести проводят способом НОК. При указанной температуре на протяжении одного часа необходимо провести кипение одного литра масла. Если через час останется 900 грамм жидкости, то уровень летучести составляет 10%. По международным стандартам, эта норма не должна превышать 15%.
7. Температурное показание застывания. Величина, определяющая уровень потери текучести масляной жидкостью. При достижении температуры застывания вязкость смазки резко возрастает или происходит процесс увеличения вязкости с застыванием парафина, в результате чего смазка затвердевает.
8. Щелочное значение ТВN. Число, которое определяет щелочные характеристики масла, полученные в результате добавления моющих и деградирующих присадок. Это показатель способности масляной жидкости к обезвреживанию вредных примесей и кислот, получаемых в результате работы силовой установки. Уменьшение щелочного показателя свидетельствует об уменьшении числа активных присадок, что может привести к коррозии внутренних деталей силовой установки.
9. Кислотное число ТАN. Показатель, который определяет присутствие в смазочной жидкости элементов окисления. Увеличение кислотного числа говорит о присутствии большого число продуктов окисления. Кислотное число определяют при отборе масла для проведения его анализа. Обычно, увеличенное кислотное значение связано с длительной эксплуатацией или высокой рабочей температурой силовой установки.

Рабочая температура масла в двигателе

Смазка, в зависимости от своих характеристик, может применяться в температурном диапазоне от — 50 до + 170 градусов. От температурного режима двигателя зависит рабочая температура масла в разогретом двигателе и сохранение ее вязкостно-технических параметров. Нормальный температурный режим двигателя составляет от + 80 до + 90 градусов. При таком прогреве, пусковой агрегат имеет максимальный коэффициент полезного действия. Масляная смазка прогревается на 10-15 градусов больше, чем охлаждающая жидкость. Поэтому, рабочая температура моторного масла в разогретом двигателе, находится в пределах от + 90 до + 105 градусов. Не рекомендуется превышать верхний показатель. Это грозит смазке потерей характеристик и быстрому износу трущихся деталей.

Изменения температуры масла в двигателе

Детали двигателя изготовлены с учетом их расширения при нагревании и возвращения к первоначальному состоянию по мере остывания двигателя. От того, какая температура масла в работающем двигателе, зависит работа силового агрегата. Чересчур низкое или высокое нагревание масла работающего движка влечет негативные последствия.

Низкой температурой смазки можно считать отметку в + 80 градусов. При таком показателе снижается эффективность силовой установки и уменьшение ее ресурса. Детали силового агрегата буду иметь незначительное расширение, что приведет к образованию зазоров между ними и уменьшению компрессии. При слабо прогретом пусковике влага способна конденсироваться и образовывать в смазке кислоты, которые будут влиять на износ узлов и агрегатов. Низкий градус может вызвать загустение и зависание смазки. Это повлияет на ее прохождение через фильтр, создает вакуум в системе смазки и трудности в работе силовой установки.

Высокое нагревание еще опасней, чем низкий показатель нагрева. Разогрев масляной жидкости выше + 105 градусов ведет к тому, что ее вязкость резко уменьшается и увеличивается текучесть. Под нагрузкой зазор между деталями почти исчезает, детали кривошипно-шатунного механизма вступают в контакт между собой.

При достижении температуры +125 градусов, смазка обретает высокую текучесть. Это позволяет ей проникать сквозь маслосъемные кольца и сгорать в цилиндре вместе с топливом. Уменьшается концентрация смазки и возрастает ее расход. Это недопустимо и ведет к изнашиванию узлов и агрегатов силовой установки.

Температура начала кипения моторного масла составляет + 250 градусов. При таком показателе у смазки почти отсутствует вязкость, она находится в разжиженном состоянии и хорошо испаряется. Защитная пленка между трущимися деталями отсутствует. Показателем того, что у масла началось закипание, является резкое повышение температуры, около 3-4 градусов ежеминутно.

Вязкостно-температурные характеристики

Согласно межгосударственного стандарта 17479.1-85, масла разделяются по вязкости, назначению и рабочим показателям. По вязкости смазки делятся на зимний и летний классы. Класс имеет цифровое обозначение, к зимнему классу добавляется буква «з».

По назначению масляные жидкости делятся на группы, определяющие эксплуатационный режим силовых агрегатов, с соответствующей маркировкой:

1. Нефорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «А».
2. Малофорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «Б1» — бензиновые, «Б2» — дизельные.
3. Среднефорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «В1» — бензиновые, «В2» — дизельные.
4. Высокофорсированные моторы бензинового и дизельного типа, работающие в различных условиях. Маркируется буквой «Г1, Д1» — бензиновые, «Г2, Д2» — дизельные, «Е1, Е2»

Маркировка масла состоит из цифр и букв. Например, маркировка М-4з/6В1 обозначает: М – масло, 4 – класс вязкости, буква «з» — зимнее, 6 – класс вязкости летом, В1 – среднефорсированный бензиновый силовой агрегат. По характеристикам совпадает маслу SАЕ 10w/20.

Вязкостно-температурные характеристики масел по межгосударственному стандарту 17479.1-85 и соотношение с SАЕ, выложены в таблице:

Вывод

Изложенный материал показал, какие виды, и типы смазки существуют, и какая температура масла должна быть в работающем двигателе. Для автомобильного двигателя всегда необходимо подбирать качественную смазку. Это продлит его работу, а хозяина избавит от досрочного ремонта.